[發(fā)明專利]一種AC型雙擺頭五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床多軸伺服匹配方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110198251.5
• 申請(qǐng)日: 2021-02-22
• 公開（公告）號(hào): CN112872435B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)立文;王立平;陳彥羽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B23C1/00
• 分類號(hào): B23C1/00;B23C9/00
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 董永輝;曹素云

本發(fā)明涉及一種AC型雙擺頭五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床多軸伺服匹配方法及裝置，包括：規(guī)劃RTCP功能開啟狀態(tài)下多軸同時(shí)參與運(yùn)動(dòng)的空間軌跡；從處在低動(dòng)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)下的多個(gè)單軸中選取某一單軸作為匹配對(duì)象；將處在低動(dòng)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)下的其他各單軸分別與匹配對(duì)象組成匹配組合，對(duì)于每一匹配組合，圓度測(cè)試伺服匹配是指保持匹配對(duì)象的伺服系統(tǒng)參數(shù)不變，改變匹配組合中的另一單軸的伺服系統(tǒng)參數(shù)，并按設(shè)定圓形軌跡運(yùn)行，用尋優(yōu)算法結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo)確定另一單軸的伺服系統(tǒng)參數(shù)；利用各參數(shù)在空間軌跡下運(yùn)行，并通過第二動(dòng)精度評(píng)價(jià)指標(biāo)來判定是否滿足要求，若不滿足要求，則繼續(xù)進(jìn)行圓度測(cè)試伺服匹配，若滿足要求，則停止匹配。通過本發(fā)明匹配各單軸參數(shù)使得系統(tǒng)加工精度得到提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種AC型雙擺頭五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床多軸伺服匹配方法及裝置，屬于五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床伺服控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著近年來與高速轉(zhuǎn)軸相結(jié)合的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床在高精密的復(fù)雜曲線加工中應(yīng)用地越來越廣泛，其刀頭的動(dòng)精度與整體的動(dòng)態(tài)性能也成為了國(guó)內(nèi)外科研工作者重視的研究熱點(diǎn)之一。目前針對(duì)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的研究基本上集中在各個(gè)單軸伺服進(jìn)給系統(tǒng)導(dǎo)致跟蹤誤差的原因及其對(duì)最終加工精度的影響，而對(duì)于各單軸之間伺服匹配關(guān)系對(duì)最終加工精度的影響等的研究卻非常匱乏。伺服匹配是指當(dāng)參與插補(bǔ)曲線加工的伺服軸數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，對(duì)參與軸基于伺服系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)性能優(yōu)化與調(diào)整。此種基于已有的機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制設(shè)備進(jìn)行的優(yōu)化與調(diào)整僅需改變內(nèi)部參數(shù)，因此相比其他優(yōu)化方法成本得到大幅度降低，具有十分重要的工程意義。

在伺服匹配方面，對(duì)于多軸參與運(yùn)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)如五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床等尚未有較好的伺服匹配優(yōu)化方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供適用于具有RTCP功能的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床上的多軸軸間伺服匹配技術(shù)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床精度的優(yōu)化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種AC型雙擺頭五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床多軸伺服匹配方法，所述機(jī)床包括三個(gè)平動(dòng)軸以及A軸和C軸兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，A軸連接在C軸的下端，包括以下步驟：

規(guī)劃在五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的RTCP功能處于開啟狀態(tài)下多軸同時(shí)參與運(yùn)動(dòng)的空間軌跡；

分析各單軸在設(shè)定圓形軌跡下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)，從處在低動(dòng)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)下的多個(gè)單軸中選取某一單軸作為匹配對(duì)象；

將處在低動(dòng)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)下的其他各單軸分別與所述匹配對(duì)象組成匹配組合，對(duì)每一匹配組合進(jìn)行在所述設(shè)定圓形軌跡下的圓度測(cè)試伺服匹配，

對(duì)于每一匹配組合，所述圓度測(cè)試伺服匹配是指保持所述匹配對(duì)象的伺服系統(tǒng)參數(shù)不變，改變所述匹配組合中的另一單軸的伺服系統(tǒng)參數(shù)，并按所述設(shè)定圓形軌跡運(yùn)行，利用尋優(yōu)算法結(jié)合第一加工精度評(píng)價(jià)指標(biāo)和第一動(dòng)精度評(píng)價(jià)指標(biāo)確定所述另一單軸的伺服系統(tǒng)參數(shù)；

利用圓度測(cè)試伺服匹配確定的各單軸的伺服系統(tǒng)參數(shù)，并保持未參與圓度測(cè)試伺服匹配的單軸的初始參數(shù)不變，在所述空間軌跡下運(yùn)行，并通過第二動(dòng)精度評(píng)價(jià)指標(biāo)來判定是否滿足要求，若不滿足要求，則繼續(xù)進(jìn)行圓度測(cè)試伺服匹配，若滿足要求，則停止匹配。

可選地，所述空間軌跡為8字形軌跡。

可選地，所述處在低動(dòng)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)是指采用以下公式計(jì)算各單軸在所述設(shè)定圓形軌跡下的頻率響應(yīng)特性參數(shù)，并將各頻率響應(yīng)特性參數(shù)小于0.5的劃分為低動(dòng)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)

f_circle＝v/60·2πr

其中，r為設(shè)定圓形軌跡的半徑；

v為設(shè)定圓形軌跡下的各單軸的轉(zhuǎn)速。

可選地，所述8字形軌跡的空間軌跡的表達(dá)式為：