Появата на виртуална ос CNC машина инструмент се счита за най-революционния пробив в дизайна на машината в този век.Ако дадем пълна игра на предимствата на този нов инструмент машина в структура, че е възможно да се отвори нов начин за значително подобряване на производителността на машината инструмент.
Чрез анализа установи, че за общи директно въз основа на принципа на Стюарт платформа на виртуална ос машина инструмент, движението на въртящи тела разумни пет координатни NC машинни инструменти е много по-малък от редовните (обикновено само 20 ~ 30 градуса, и пет координати на машинен инструмент може да достигне над 90 градуса), и с увеличаването на ъгъла на въртене ще намали драстично размера на ефективнаработа на машинни инструменти.Въпреки че съставната структура може да разшири ъгъл асортимента, но структурата е сложна, е трудно да се осигури висока твърдост, следователно, общата виртуална ос машина инструмент не е подходящ за обработка на голям диапазон, многокоординати движещи части.От друга страна обаче, при действителното производство на сложни части, изискващи многококоординати, е малък брой, а господстващото положение все още е преработката на обикновени конвенционални части.Следователно, ще бъде от по-практично значение да се проучи как да се използват структурните характеристики на виртуалнаос машина инструмент, за да играе своите предимства в високоскоростна и ефективна обработка на конвенционалните части.
Основната идея на имитирани триосни метод за контрол на виртуална ос машина инструмент е да се контролира шестте степени на движение на свободата на виртуална ос машина инструмент, като се имитира методът на управление на съществуващия трикоден CNC инструмент машина.По този начин, не само съществуващата зряла три координатна система за автоматично програмиране може да се използва директно за шест степени на свобода на инструмента за виртуална ос машина, но също така чрез имитация на три ос контрол може да направи модула на шпиндела само да продължи с превода движение, значително разшири виртуалната ос машина инструмент работен пространство, да играе по-голяма роля.В допълнение, имитиратриозална контрола може ефективно да намали сложността на системата за контрол, така че значително да се намали цената на машината, което е благоприятна за прилагането на този нов инструмент машина в голям диапазон.
2. Предимства на конвенционалното машинно машинно машинно машинно машинно машинно машинно машинно
Типична структура на виртуален вал машина инструмент, който може да се обобщи като така наречената "шест-бар платформа структура".Специфичното му значение е да се определи единия край на шестя лост с променлива дължина (съкратено за задвижване на прът) на статичната платформа (като фундамент или рамка на инструмент), а другият край на задвижващия прът е свързан с движещата се платформа, т.е. с модула на шпиндела.По този начин дължината на шестзадвижвания прът може да се регулира така, че шпинделът и ножът да могат да направят необходимото движение на фуража спрямо детайла.Чрез системата за управление за подаване на движение за прецизно управление, може да се обработва, за да се отговори на изискванията на детайла.
С оглед на машината на виртуалната ос има конвенционалните несравними предимства на CNC машината и тези предимства са да се постигнат висока скорост, необходима е висока точност на обработка, така че се използва като конвенционалничасти на ефективното оборудване за обработка, за да се увеличат максимално предимствата му.
Основният принцип на три ос контрол
Тъй като няма водеща релса по фиксираната посока във виртуалната ос машина инструмент, оста за движение на инструмента X, Y и Z, изисквана от цифровото управление обработка не съществува наистина. Ето защо, дори и само да се получи 3D инструмент движение (отношение постоянна само позиция промяна), е необходимо да се контролира движещата се платформа с шест степени на свобода.
Методът на имитативното триосно управление е метод за управление, за да се симулира конвенционалното трикоденетично CNC машинно устройство според характеристиките на структурата на инструмента за виртуална ос.Отправната му точка е: при използване на инструмента за виртуална ос машина за обработка на конвенционалните части, инструментът, инсталиран в шпиндела, трябва само да направи триизмерно движение превод, неговото отношение е фиксирана стойност.Така, въпреки че вретена единица, фиксирана към движещата се платформа, има шест степени на свобода на движение, само три степени на свобода на превода участват в изчисленията в реално време.В тази статия позицията на инструмента е представена от Xm, Ym и Zm координати на центъра на инструмента или на лицевата страна център в координатната система на машинния инструмент, а изместването се изчислява в реално време от трикометрична интерполация алгоритъм.В същото време се установява координатна система за рязане с произход в центъра на резачна таратайка или крайната страна, и координатните оси Xt, Yt и Zt са успоредни на осите Xm, Ym и Zm на координатната система на машината.Завъртанеъгълната рамка на инструмента около Xm, Ym и Zm ос се използва за представяне на отношението на движещата се платформа и да се определи фиксирана стойност.По този начин движението на движещата се платформа по трите координати на Xm, Ym и Zm се изчислява и контролира в реално време, а въртенето на движещата се платформа около осите на Xm, Ym и Zm се контролира в реално време с фиксирани стойности. По този начин, пълната степен на свобода на движещата се платформа може да се контролира, и три-координирана връзка контрол на движението на инструмента може да се реализира.Тъй като този метод не изисква изчисляване в реално време на движение на перона, по този начин, не само може да намали ефективно действителното количество изчисление, картографиране и контрол на връзките може да включва и шест степени на свобода на контрол на виртуална ос машина инструмент в конвенционалните три координатно число S контрол машина инструмент контрол машина категория контрол машина, с помощта на зрели три метод за контрол на координатите за контрол на този нов тип машина инструмент.
От структурата на инструмента за виртуална ос машина може да се знае, че директно контролираното количество в машинния инструмент е дължината на шест-задвижващия прът, поддържащ компонент на шпиндела Li(I = 1,2,..., 6), т.е. действителното движение на машината инструмент вретено (наричано "истинска ос"), за да се направи степента на свобода на движение на платформата контрол движение, по този начин да се реализира точен контрол на инструмента движение траекторията, движеща се платформа движение инструкции трябва да бъде (въображаемо ос инструкция инструкция) преобразуване в реално пространство ос, и през пространството до реална ос пространство въображаема ос на инверсна картографиране, за да се постигне автоматично.
Процесът на работа на системата е както следва: първо, траекторията на инструмента за движение се генерира в реално време според входната информация, дадена от програмата за цифрово управление на частта, т.е. се решава очакваната скорост на движение на инструмента по координатите на Xm, Ym и Zm във виртуалното пространство на оста;След това очакваното движение на виртуалната ос се превръща в стойността на шест-задвижващия прът чрез изчисление на виртуален реален картографиране.Накрая, дължината на всеки задвижващ прът е отделени и серво контролира, така че действителната дължина е в съответствие с желаната дължина, и обратното картографиране от реална та виртуално се реализира имплицитно чрез структурата на машинния инструмент, така че да може да се получи траекторията на инструмента, който отговаря на командата, и нагласата на инструмента да бъде гарантирана да бъде определената постоянна стойност.
Инструмент път генериране във виртуален пространство ос
Задачата на генерирането на пътя на инструмента е да преобразува пътя на инструмента, даден от програмата за част числен контрол (геометричнакрива във виртуалното пространство на оста, която няма нищо общо с характеристиките на инструмента за времето и машината) в отделния път на инструмента, свързан с характеристиките на инструмента за времето и машината (като ускорение и характеристики на намаляване тоналността и др.).Процесът на решение е както следва:
Създаване на математически модел
За да се гарантира точността на генериранена траектория, в псевдо-триаксиалното управление се използва параметърен алгоритъм за директна интерполация.Основните точки са: да се установи параметричен математически модел за интерполирана крива, който е лесен за изчисляване:
X = f1 (ф)
Y = f2 (ф)
Z = f3( ф) (1)
Във формулата u -- параметър, u4[0,1] изисква да не се включва изчисление на функцията в реално време за изчисляване на траекторията и само няколко пъти на добавяне, изваждане, умножение и разделяне могат да бъдат завършени.
За кръгли дъгови интерполация, например, тип (1) специфичната форма е: (2) вида на M - постоянна матрица, когато точките на интерполация са разположени в ~ четири квадрант, неговите стойности са: r - дъга радиус по този начин, траекторията, тя може да бъде абсолютен начин, а именно всяка точка на изчисляване на траекторията с произход на координатите на модела на бенчмарк, които могат да премахнат натрупаната грешка, тя може да бъде абсолютен начин, а именно всяка точка на траекторията координатна точка изчисляване с произход на координатите на модела на бенчмарка, които могат да премахнат натрупаната грешка, тя може да бъде абсолютен начин, а именно всяка точка на траекторията координатна тайнност изчисляване с произход на координатите на модела на бенчмарк, които могат да премахнат натрупаната грешка , ефективно да се гарантира скоростта и прецизността на изчислението на интерполацията.
Регулиране на ускорението и отрицателното ускорение
За да се направи генерираната траектория на инструмента отговаря на изискванията на характеристиките на ускорението и отрицателното ускорение на машинния инструмент, оптималното ускорение и крива на отрицателно ускорение може да се определи в зависимост от динамичните характеристики на машинния инструмент и да се съхранява в системата за управление.В процеса на работа на системата, първо, няколко програмни сегменти се сканират преди и след за да се анализира тенденцията на вариране на скоростта на подаване и определяне на желаната скорост на подаване F.След това се чете мултипликаторът за скоростта на подаване K на операционния панел и F се променя с него. Целевата скорост на подаване Fnew, Fnew = K.F;Освен това Fnew се сравнява с текущата скорост на подаване Fold, а моментната скорост на подаване Fk (mm/min) от текущия период на вземане на проби се изчислява в зависимост от кривата на характеристиката на ускорението и отрицателното ускорение на машинния инструмент.
Контрол на скоростта и грешките
Тъй като интерполацията не е статично геометрично изчисление, тя трябва да прави разстоянието между текущата точка на интерполация и предишната точка на интерполация, отговаря на изискванията за скорост, ускорение и отрицателно ускорение на подаване на захранването и да гарантира, че грешката между сегмента на интерполацията и междуполюсната крива между двете точки е в рамките на дадения диапазон на отклонение.Следователно дължината На сегмента на интерполацията на интерполацията трябва да се контролира с моментната скорост на подаване като цел за контрол и допустимата грешка като условие за ограничение.
Методът е както следва:
Първо, според моментната скорост на подаване Fk, дадена от изчислението на ускорението и отрицателното ускорение, се използва следната формула за изчисляване на желаната дължина на хордата в текущия период на пробовземане (дължината на сегмента на интерполацията без ограничение) : Dt1 във формула (3) - желаната дължина на хордата, mm T - период на пробовземане, ms
E - допустимата грешка между траекторията на интерполация и желаната траектория
R -- радиус на кривина на желаната траектория в точката на интерполация
Накрая, стойността на Dtk се определя според относителните размери на Dt1 и Dt2.С други думи, ако дължината на низа Dt1 се очаква да бъде по-малка от дължината на низа с ограничение Dt2, дължината на текущия сегмент на интерполация линия се задава на Dtk = Dt1; в противен случай, Dtk=Dt2.
Изчисляване на траекторията на интерполация
Задачата на изчислението на траекторията на интерполация е да се изчисли координатната стойност на предходната точка на траекторията на интерполация в реално време, съгласно дължината На междусекторния сегмент, получена по-горе за всеки период на вземане на проби.Процесът на изчисляване е както следва:
Първо, според следната зависимост между променливата стъпка Du и Dt, Du на текущия интерполация период се изчислява: в уравнение (5), Du / ds -- скоростта на промяна на променливата на кривата дъга дължина
Поради високата честота на интерполация дължината на дъгата е много близо до дължината на акорд в период на пробна та, така че du/ds≈ du/ Dt може да се направи в реалното изчисление.Така че, ако вземете увеличение на вас, Du, и намерите съответния DT, тогава можете да получите Du / ds, които ви трябва.
Въпреки че това приближение има лек ефект върху скоростта на подаване, то няма никакъв ефект върху точността на траекторията на интерполацията.При интерполацията на извадките, точността на траекторията е основното противоречие, координатното изчисление на точката на интерполация трябва да бъде абсолютно точно, докато точността на скоростта на движение на точката на интерполиране по траекторията е във второстепенно положение и могат да се допуснат малки грешки.Този резултат не само гарантира точността на траекторията, но също така подобрява скоростта на изчисление.
След това изчислете стойността на параметърната променлива за текущия период на извадката: UK =uk-1+Du (6). Накрая, заместете Великобритания в уравнение (1), за да изчислите координатните стойности xk, yk и zk на предходната точка на траекторията на интерполация.Цялата дискретна интерполация траектория може да се получи чрез повторение на горния процес до достигане на крайната точка на интерполация.