[发明专利]基于开放式五轴数控系统RTCP算法的机床控制方法

说明书

本发明提出的基于开放式五轴数控系统RTCP算法的机床控制方法，包括S1：在B轴摆动坐标系下，求出刀尖的坐标；S2：计算刀尖转动后的坐标，根据刀尖转动后的坐标计算出每个插补周期的刀尖变化量；S3：求出工件表面点在转台坐标系下的坐标；S4：计算工件表面点转动后的坐标，根据工件表面点转动后的坐标计算出每个插补周期工件变化量；S5：建立非线性误差补偿算法，补偿机床坐标；S6：成B、C两轴的旋转坐标变换实现工件坐标系到机床坐标系的变换，将变换后的机床坐标系下的坐标完善RTCP，并录入到数控系统中。本方法通过机床三线轴坐标来补偿机床坐标，由于是通过特定不变的矩阵计算，所以通用性和方便性均较现有技术有提高。

技术领域

本发明涉及机床领域，具体涉及基于开放式五轴数控系统RTCP算法的机床控制方法。

背景技术

随着超精密切削加工的发展，所加工的零件形状已不再局限于平面和简单曲面等简单形状，正向着复杂形貌发展。五轴超精密机床的出现使加床加工效率和加工质量显著提高，但由于线性运动和旋转运动的耦合，刀尖会产生附加运动，使刀尖轨迹与编程点轨迹不重合产生非线性误差。目前处理这类误差的最有效方法是增加RTCP功能，但之前国内常用的方法是后处理法，RTCP功能较少。在进行后处理时需要知道机床结构、刀具长度、零件安装位置等参数，然后根据这些参数计算出旋转轴旋转产生的偏差，并进行补偿，最终得出补偿后机床各轴位置。

用上述方法处理后的程序不具通用性，给操作者带来很多不便，加工效率较低。针对以上存在的问题，提出一种基于开放式五轴数控系统RTCP算法实现方法，适合于摆头-转台一类的机床。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提出的基于开放式五轴数控系统RTCP算法的机床控制方法，其提供一种通用的、能被数控系统识别的机床坐标的算法，将算法录入到RTCP中，机床后续根据该坐标来对非线性误差进行补偿。

为了实现上述目的，本发明的基于开放式五轴数控系统RTCP算法的机床控制方法，包括以下步骤，S1：建立B轴摆动坐标系，在B轴摆动坐标系下，求出刀尖的坐标；S2：刀尖转动一个角度，在B轴摆动坐标系下，计算刀尖转动后的坐标，根据刀尖转动后的坐标计算出每个插补周期的刀尖变化量；S3：建立转台坐标系，求出工件表面点在转台坐标系下的坐标；S4：工件表面点转动一个角度，在转台坐标系中，计算工件表面点转动后的坐标，根据工件表面点转动后的坐标计算出每个插补周期工件变化量；S5：建立非线性误差补偿算法，补偿机床坐标；S6：:基于非线性误差补偿算法，实现工件坐标系到机床坐标系的变换，将变换后的机床坐标系下的坐标完善RTCP，并录入到数控系统中。

进一步的，步骤S1中，设B轴摆动坐标系为O_BX_BY_BZ_B，并设刀具的摆长为L，刀轴与Z轴负方向夹角为θ，求出B轴摆动坐标系下刀尖原坐标为X_B＝-Lsinθ、Y_B＝C、Z_B＝-Lcosθ，C为常数。

进一步的，步骤S2中，在B轴摆动坐标系下，设刀尖转动后的坐标变为X_B1、Y_B1、Z_B1，又因为刀尖转动后的坐标为：

所以根据坐标X_B1、Y_B1、Z_B1延伸推导：每个插补周期的刀尖坐标为：

则计算的每个插补周期刀尖变化量R_Bi为：