五轴并联机床输入和输出速度处理方法.pdfVIP

· 54 · 《机床与液压》2006．No．8 五轴并联机床输入和输出速度处理方法 赵辉 ，高长银 ，高峰 (1．郑州航空工业管理学院机电工程系，河南郑州450015； 2．上海交通大学机械与动力学院，上海200030) 摘要：五轴联动并联机床在伺服输入和刀具运动之间存在复杂的非线性映射关系；同时刀具的直线运动和转动也是耦 合在一起的。这给并联机床的速度控制带来了极大不便。本文针对这些问题，研究了并联机床的运动特点，并在此基础上 提出了一种处理并联机床速度关系的方法，并对处理过程中的坐标转换问题进行了讨论。该方法在控制软件中得到了验 证 。 关键词：速度处理；并联机床；当量关系 中图分类号：TG502 文献标识码 ：A 文章编号：1001—3881(2006)8—054—3 InputandOutputVelocityDealingM ethodofaFiw；——axisParallelKinematicMachine ZHAO Hui，GAO Changyin ，GAO Feng (1．DepartmentofElectromechanical，ZZIA，Zhengzhou450015，China； 2．SchoolofMechanical，SJTU，Shanghai200030，China) Abstract：Thereisacomplexnonlinearrelationshipbetweentheservo—inputsandthemotionsofacuttingtoolinthepraallelki- nematicmachine(PKM)research，andthelineramotionandrotationmotionofthecuttingtoolraecoupled．Soit’sdifficulttocontrol aPKM．Tosolvehteseproblems，htekinematiccharactersofaPKM werestudied，anewmehtodtodealwiht thevelocityofitwaspro- posedbasedonhtis，andsomequestionsariseninthedealingprocedurewerediscussed．Thismehtodisvalidatedinhtecontrolsoftware ofaPKM． Keywords：Velocitydealhag；Praallelkinematicmachine；Equivalentrelationship 0 引言 并联机床由于其结构的特点，在伺服输入和刀具 运动之间一般不存在解耦关系，其控制系统和控制方 法比传统的数控机床复杂得多。为了进一步提高并联 机床加工质量，降低在运动过程中的振动和冲击，越 来越多的学者开始研究并联机床的速度控制问题。王 中华等提出了双轨迹插补方法，将刀具的转动和平移 在程序段上进行均分处理 。刘文涛等提出了对分式 细分方法，将要处理的程序段进行对分，从而使得刀 具平动和转动的精度都得到了保证 。 这些方法主要从处理并联机床刀具运动的角度出 图1 五轴并联机床的CAD模型 发来进行分析的，对并联机床输入和输 出之间的速度 1．2 并联机床输入和输 出速度映射关系 关系关注也往往仅限于此；另外 ，这些研究也常常忽 首先建立两个坐标系，见图2。在图2中，对最 略刀具旋转运动和刀具平移运动的区别，而将它们作 后一条支链 中的u 进行了简化处理 ，这并不影响运 为一个整体来处理。本文将重新考虑并联机床输入和 动学分析结果。其 中，参考坐标系 (简称参考系或 输出之间的速度关系，将刀具的运动转化为伺服输入 定系)的原点O建立在中间导轨延长线和工作台平 的当量函数 ，并将讨论刀具旋转运动和刀具平移运动 面交点处，Oxy平面和5个滑鞍所