3.3非線性運(yùn)動(dòng)誤差校驗(yàn)

在前置刀位軌跡計(jì)算時(shí)，是使用離散直線來(lái)擬合工件的外形輪廓。在加工過(guò)程中， 只有當(dāng)?shù)段稽c(diǎn)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為直線時(shí)才會(huì)與編程精度相符合[27]。而在進(jìn)行多坐標(biāo)加工時(shí)， 由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是非線性的，由機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸線組合成的實(shí)際刀位運(yùn)動(dòng)會(huì)嚴(yán)重偏離編程直 線。因此，應(yīng)對(duì)該誤差進(jìn)行校驗(yàn)，若超過(guò)允許誤差時(shí)應(yīng)作必要的修正。

*非線性誤差的定義：五軸數(shù)控加工的的刀具軌跡在理論上是由刀具與加工表面的嚙 合關(guān)系所確定的一個(gè)連續(xù)函數(shù)，而實(shí)際加工中的刀具運(yùn)動(dòng)方式為線性插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，連續(xù)光 滑軌跡只能用一系列的小直線段進(jìn)行離散逼近，通過(guò)線性插補(bǔ)來(lái)近似包絡(luò)成型，這樣刀 具運(yùn)動(dòng)的包絡(luò)面與加工表面之間就存在一定的逼近誤差，這種由離散線性運(yùn)動(dòng)代替理想 刀具軌跡所引起的加工誤差是非線性誤差[28]。

*非線性誤差控制策略

目前減小非線性誤差的方法主要有切觸點(diǎn)偏置法、線性化法和自適應(yīng)線性化法三種。

1. 刀具切觸點(diǎn)偏置法。該方法通過(guò)將刀具沿切觸點(diǎn)的法向方向偏置一定的距離，改 變誤差的分布，消除過(guò)切和欠切量。該方法不能保證改變后的誤差是在給定的誤差范圍 內(nèi)，無(wú)法精確控制誤差。這種方法在封閉式數(shù)控系統(tǒng)廣泛使用的時(shí)期，曾經(jīng)作為一種不得己而采用的措施。

2. 線性加密法。是將所有插補(bǔ)線段線性分割，對(duì)走刀步數(shù)進(jìn)行加密，減小因走刀步 長(zhǎng)過(guò)大而引起的非線性運(yùn)動(dòng)誤差。然而隨著零件的復(fù)雜化和多樣化，數(shù)控加工代碼的數(shù) 據(jù)量也會(huì)越來(lái)越大，這種加密方式，會(huì)造成加工數(shù)據(jù)量急劇加大，會(huì)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的譯碼 和插補(bǔ)能力造成影響，從而極大地降低數(shù)控機(jī)床的加工能力。

3. 自適應(yīng)線性化法。該方法的基本思想是首先判定該非線性誤差是否超過(guò)了誤差許 用值，如果超過(guò)許用值則將原刀位線性分割再折半分割來(lái)減小每一步的刀軸矢量變化， 直到誤差在許用值范圍內(nèi)，從而達(dá)到減小非線性誤差的目的。采用自適應(yīng)線性化法即可 以保證加工誤差不超過(guò)公差范圍。在保證加工精度的前提下，最大限度地發(fā)揮了數(shù)控機(jī) 床的加工潛能。

在五軸數(shù)控加工時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具頭的擺動(dòng)影響，使得在計(jì)算非線 性運(yùn)動(dòng)誤差時(shí)很難精確估計(jì)在實(shí)際加工過(guò)程中工件與刀具的接觸點(diǎn)，加之刀具位置源文 件中只有刀具中心的位置信息以及刀軸的方向矢量信息，沒(méi)有對(duì)所使用刀具的實(shí)際切削 點(diǎn)及形狀等相關(guān)信息的描述[29]。因此，在五軸數(shù)控加工中，無(wú)法精確計(jì)算具有最大非線 性運(yùn)動(dòng)誤差的刀位點(diǎn)。工程實(shí)際中往往取中點(diǎn)位置處的非線性誤差作為相鄰刀位之間的 非線性誤差。因此，首先校核原始刀位文件中相鄰刀位之間的非線性誤差，在超差的程 序段中插入新的刀位點(diǎn)。然后再計(jì)算對(duì)應(yīng)于該刀位點(diǎn)的機(jī)床各運(yùn)軸的位置（X,Y,Z,A,C), 再次檢驗(yàn)非線性運(yùn)動(dòng)誤差，判斷是否超差，若仍然超差，則繼續(xù)按上述過(guò)程插入新的刀 位點(diǎn)，直到滿足要求為止。

3.4本章小結(jié)

本章主要研究后置處理中的相關(guān)技術(shù)，包括加工中心的坐標(biāo)換算和運(yùn)動(dòng)求解以及非 線性誤差校驗(yàn)，并對(duì)與論文涉及到的機(jī)床類型進(jìn)行了理想化的運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，給出了各軸 參數(shù)的推導(dǎo)公式，對(duì)五軸加工中心后置處理的一般步驟做出了歸納，為下一步構(gòu)建后置 處理奠定了基礎(chǔ)。

本文采摘自“五軸加工中心后置處理及仿真技術(shù)研究”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無(wú)法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！

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