[發明專利]一種AC型雙擺頭五軸聯動機床多軸伺服匹配方法及裝置

有效

• 申請號: 202110198251.5
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN112872435B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 關立文;王立平;陳彥羽
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B23C1/00
• 分類號: B23C1/00;B23C9/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 董永輝;曹素云

1.一種AC型雙擺頭五軸聯動機床多軸伺服匹配方法，所述機床包括三個平動軸以及A軸和C軸兩個轉動軸，A軸連接在C軸的下端，其特征在于，包括以下步驟：

規劃在五軸聯動機床的RTCP功能處于開啟狀態下多軸同時參與運動的空間軌跡；

分析各單軸在設定圓形軌跡下的動態響應狀態，從處在低動態響應狀態下的多個單軸中選取某一單軸作為匹配對象；

將處在低動態響應狀態下的其他各單軸分別與所述匹配對象組成匹配組合，對每一匹配組合進行在所述設定圓形軌跡下的圓度測試伺服匹配，

對于每一匹配組合，所述圓度測試伺服匹配是指保持所述匹配對象的伺服系統參數不變，改變所述匹配組合中的另一單軸的伺服系統參數，并按所述設定圓形軌跡運行，利用尋優算法結合第一加工精度評價指標和第一動精度評價指標確定所述另一單軸的伺服系統參數；

利用圓度測試伺服匹配確定的各單軸的伺服系統參數，并保持未參與圓度測試伺服匹配的單軸的初始參數不變，在所述空間軌跡下運行，并通過第二動精度評價指標來判定是否滿足要求，若不滿足要求，則繼續進行圓度測試伺服匹配，若滿足要求，則停止匹配。

2.如權利要求1所述的一種AC型雙擺頭五軸聯動機床多軸伺服匹配方法，其特征在于：

所述空間軌跡為8字形軌跡。

3.如權利要求2所述的一種AC型雙擺頭五軸聯動機床多軸伺服匹配方法，其特征在于：

所述處在低動態響應狀態是指采用以下公式計算各單軸在所述設定圓形軌跡下的頻率響應特性參數，并將各頻率響應特性參數小于0.5的劃分為低動態響應狀態

f_circle＝v/60·2πr

其中，f_circle是頻率響應特性參數；

r為設定圓形軌跡的半徑；

v為設定圓形軌跡下的各單軸的轉速。

4.如權利要求2所述的一種AC型雙擺頭五軸聯動機床多軸伺服匹配方法，其特征在于：

所述8字形軌跡的空間軌跡的表達式為：

其中，θ_a為A軸轉角；θ_c為C軸轉角；A_a為A軸最大擺角；A_c為C軸最大擺角；ω_a為A軸角速度；ω_c為C軸角速度；t為時間。

5.如權利要求2所述的一種AC型雙擺頭五軸聯動機床多軸伺服匹配方法，其特征在于：

所述第一加工精度評價指標是指O_A點到所述設定圓形軌跡的圓心的距離與所述設定圓形軌跡的半徑的方差σ²，所述第一動精度評價指標是指各單軸在圓度測試伺服匹配中的跟隨誤差最大值ε_max，

其中，所述O_A點是指C軸回轉軸線與A軸回轉軸線交點。

6.如權利要求5所述的一種AC型雙擺頭五軸聯動機床多軸伺服匹配方法，其特征在于：

所述利用尋優算法結合第一加工精度評價指標和第一動精度評價指標確定所述各單軸的伺服系統參數，包括：

獲取按所述設定圓形軌跡運動過程中O_A點到所述設定圓形軌跡的圓心的距離與所述設定圓形軌跡的半徑的方差σ²作為第一加工精度評價指標，獲取各單軸在圓度測試中的跟隨誤差最大值ε_max作為第一動精度評價指標，設置優化目標函數ρ＝σ²+λ·ε_max，利用所述優化目標函數構建適應度函數，采用遺傳算法對所述匹配組合進行圓度測試伺服匹配，

其中，λ為權重系數；

其中，所述適應度函數為

其中，c是大于1的常數。

7.如權利要求6所述的一種AC型雙擺頭五軸聯動機床多軸伺服匹配方法，其特征在于：所述采用遺傳算法對所述匹配組合進行圓度測試伺服匹配，包括：

根據所述匹配對象與匹配組合中另一單軸的初始值組成區間范圍，通過在所述區間范圍內進行搜索，獲得適應度函數值最高的作為優化結果。