[發(fā)明專利]基于SolidWorks、ADAMS的數(shù)控機床工作平面瞬時運動中心的確定方法

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• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109739180A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李莉;楊洪濤;張鈰岱;龐勇軍;張宇
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開基于SolidWorks、ADAMS的數(shù)控機床工作平面瞬時運動中心的確定方法，應(yīng)用于數(shù)控機床誤差補償技術(shù)領(lǐng)域，可以通過ADAMS動力學(xué)仿真計算出數(shù)控機床在沿X,Y,Z軸導(dǎo)軌運動過程中在相應(yīng)平面內(nèi)產(chǎn)生的偏擺瞬心、俯仰瞬心、滾轉(zhuǎn)瞬心的具體位置，通過各瞬心的位置進行各自阿貝臂的精確計算，將瞬心的概念加入數(shù)控機床綜合誤差建模中，可以完善機床綜合誤差建模，從而提高數(shù)控機床誤差補償精度。具體包括基于SolidWorks的數(shù)控機床整體模型以及簡化的導(dǎo)軌系統(tǒng)工作臺模型、基于ADAMS的導(dǎo)軌系統(tǒng)工作臺動力學(xué)仿真以及基于剛體平面運動速度瞬心理論的數(shù)控機床工作平面的瞬心計算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控機床誤差補償技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于SolidWorks、ADAMS的數(shù)控機床工作平面瞬時運動中心的確定方法。

背景技術(shù)

數(shù)控機床工作臺大部分都是采用由X,Y兩個方向上的溜板上下疊加而成的二維堆棧式結(jié)構(gòu)，每個方向上都由兩條直線導(dǎo)軌組成，從而實現(xiàn)沿著一個方向上的運動。由于導(dǎo)軌系統(tǒng)本身存在著制造誤差，且在機床工作臺運動過程中，導(dǎo)軌系統(tǒng)同樣會受到熱變形、力變形等因素的影響產(chǎn)生相應(yīng)的誤差，且兩條導(dǎo)軌之間的誤差會存在差異。因此機床工作臺在沿著導(dǎo)軌運動的過程中，不僅會產(chǎn)生平移運動，而且會由于導(dǎo)軌之間的差異產(chǎn)生附加的旋轉(zhuǎn)運動。

在剛體的平面運動過程中，只要剛體上任一平行于某固定平面的截面圖形在任意瞬時的角速度不為零，就必然會有一個點的速度為零，該點記作速度瞬心。數(shù)控機床工作臺在導(dǎo)軌的作用下進行相應(yīng)的移動從而實現(xiàn)工件的加工，但由于導(dǎo)軌誤差的影響，工作臺在沿著某一軸進行直線運動的過程中，會在其他兩軸方向上產(chǎn)生直線偏移，同時產(chǎn)生繞三軸旋轉(zhuǎn)的角度誤差，導(dǎo)致產(chǎn)生了附加的旋轉(zhuǎn)運動，且運動規(guī)律不定，因此工作臺存在速度瞬心，且速度瞬時運動中心是不斷在變化的。而現(xiàn)有的機床綜合誤差建模以及補償中，關(guān)于其中阿貝誤差補償建模部分，是由X,Y,Z軸各自光柵測量系統(tǒng)讀數(shù)頭與待加工點之間的阿貝臂進行計算的，沒有考慮到導(dǎo)軌系統(tǒng)工作臺瞬心對機床加工誤差的影響，因而建立的誤差模型考慮因素不全面，建立的阿貝臂補償模型不精確。因此必須在綜合誤差建模中加入瞬時運動中心的理論才能精確計算阿貝臂，從而實現(xiàn)更加精確的機床誤差補償。

隨著運動學(xué)技術(shù)的發(fā)展，ADAMS作為一種運動學(xué)仿真技術(shù)，在機械控制領(lǐng)域的運動學(xué)分析中得到廣泛的應(yīng)用，由此本文通過三維建模軟件SolidWorks和動力學(xué)仿真軟件ADAMS進行機床導(dǎo)軌系統(tǒng)工作臺在工作平面內(nèi)的實時運動測試，提出基于SolidWorks、ADAMS的數(shù)控機床工作平面瞬時運動中心的確定方法，通過確定出的所有瞬心進行阿貝臂的精確計算，進而完善數(shù)控機床綜合誤差建模，提高機床誤差補償精度。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于SolidWorks、ADAMS的數(shù)控機床工作平面瞬時運動中心的確定方法。它能夠利用ADAMS運動學(xué)分析方法準(zhǔn)確地確定出數(shù)控機床工作平面在不同運動過程中的實時瞬時運動中心的位置，不需要通過繁瑣的實驗來確定，通過對數(shù)控機床導(dǎo)軌系統(tǒng)工作平面所有瞬心的確定，進行相應(yīng)阿貝臂的精確計算，從而實現(xiàn)在數(shù)控機床綜合誤差建模中加入瞬時運動中心，完善建模，提高機床的誤差補償精度。

(二)技術(shù)方案

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。基于SolidWorks、ADAMS的數(shù)控機床工作平面瞬時運動中心的確定方法，包括如下步驟：

步驟一、在SolidWorks環(huán)境中建立數(shù)控機床導(dǎo)軌系統(tǒng)工作臺簡化模型，并在SolidWorks中建立數(shù)控機床整體結(jié)構(gòu)；