Поява віртуальної осі CNC машина інструмент розглядається як найбільш революційно машина інструмент дизайну прориву в цьому столітті.Якщо ми дамо повну грати переваги цього нового інструменту машини в структурі, можна відкрити новий спосіб значно поліпшити продуктивність машини інструмент.
За допомогою аналізу показало, що для загального напряму на основі принципу Стюарта платформа віртуальної осі машина інструмент, рух обертових координат розумно п'ять інструментів координат NC машини набагато менше, ніж регулярні (як правило, тільки 20 ~ 30 градусів, і п'ять координата верстатів може досягати вище 90 градусів), а при збільшенні кута обертання буде різко скоротити розмір ефективної роботи верстатів.Хоча складна конструкція може розширити кут нахилу, але структура складна, важко забезпечити високу жорсткість, тому, загальноприйнята Віртуальна машина осі інструмент не підходить для обробки великих діапазонів, Multi-координатного руху частин.Однак з іншого погляду, у фактичному виробництві складних деталей, що вимагають багатокоординатної обробки, є невелике число, а домінуюче положення все-таки є обробка звичайних звичайних деталей.Таким чином, це буде більш практичне значення для вивчення того, як зробити використання структурних характеристик машини віртуальних осей інструмент, щоб грати свої переваги у високій швидкості і ефективної обробки звичайних деталей.
Основною ідеєю наслідного методу триосьового контролю для віртуальних осей машина інструмент є контроль шість ступенів свободи руху віртуальних осей машини інструмент, імітуючи метод контролю існуючих трьох-координатного верстата з ЧПУ.Таким чином, не тільки існуючі літні три координата автоматичної системи програмування може бути безпосередньо використаний для шести ступенів свободи віртуальних осей машини інструмент, але і через імітацію трьох осей управління може зробити шпинделя блок нести тільки на рух перекладу, значно розширив віртуальну машину, інструмент роботи, зробити його відігравати велику роль.Крім того, імітували триосьовий контроль може ефективно знижувати складність системи управління, щоб значно знизити вартість верстатного інструменту, що сприяє застосуванню цього нового верстата в великому асортименті.
2. переваги звичайної обробки з віртуальними осі машини інструмент
Типова структура машини віртуальний вал інструмент, який можна підсумувати як так звана "шестибарна платформа Структура".Її конкретне значення полягає в тому, щоб закріпити один кінець шестизмінної довжини стержня (коротка для водіння стрижня) на статичній платформі (наприклад, фундамент або каркас верстата), а інший кінець приводного стрижня пов'язаний з рухомою платформою, тобто з шпинделя одиниці.Таким чином, довжина шестипривода стрижня може бути скоригована так, що шпинделя і різака може зробити необхідний рух корму по відношенню до заготовки.Через систему управління годувати рух для точного контролю, можна обробити відповідно до вимог заготовки.
У вигляді машини віртуальної осі машина має звичайну машинку з ЧПУ незрівнянними перевагами, і ці переваги для досягнення високої швидкості, висока точність обробки необхідна, тому він використовується як звичайні частини ефективного обладнання обробки, з тим щоб максимізувати свої переваги.
Основний принцип керування трьома осі
Оскільки немає направляючої залізниці по фіксованим напрямком в віртуальній інструмент осі машини, інструмент руху осі X, Y і Z, необхідних для чисельного управління механічної обробки насправді не існує. Тому, навіть якщо тільки для того, щоб отримати 3D-інструмент руху (позиція постійна тільки зміна позиції), необхідно контролювати рухомої платформи з шістьма ступенями свободи.
Метод триосьового контролю є методом керування імітацією звичайних трьох координатних верстатів з ЧПУ, відповідно до характеристик конструкції інструменту віртуальної осі.Його відправною точкою є: при використанні віртуальних осей машина інструмент для обробки звичайних частин, інструмент, встановлений в шпинделя потрібно тільки зробити тривимірне рух перекладу, його ставлення є фіксованою вартістю.Таким чином, хоча блок шпинделя, зафіксоване до рухомої платформи, має шість ступенів свободи руху, в реальному часі беруть участь лише три ступені свободи перекладу.У цій статті позиція інструмента представлена координатами XM, YM і ZM у центрі інструментів або в кінцевому центрі обличчя в системі координат верстату, а зсув обчислюється в режимі реального часу за допомогою трьох координатних інтерполяції алгоритму.У той же час встановлено систему координат Фрези з походженням в центрі м'яча різака або кінцевого обличчя, а його координатні осі XT, йт і ЗТ розташовані паралельно XM, YM і ZM осей системи координат верстата.Кут обертання інструмента координатного кадру навколо XM, YM та осі ZM використовується для представлення відношення рухомої платформи та встановлення його на фіксоване значення.Таким чином, рух рухомої платформи вздовж трьох координат XM, YM і ZM розраховується і контролюється в режимі реального часу, і обертання рухомої платформи навколо осей XM, YM і ZM контролюється в режимі реального часу з фіксованими значеннями. Таким чином, повний ступінь свободи рухомої платформи можна контролювати, і три-координатного управління рухом інструмент може бути реалізований.Тому що цей метод не вимагає реального часу обчислення рухомої платформи ставлення, таким чином, не тільки може ефективно зменшити фактичний обсяг розрахунків, картування, і зв'язок контролю може також включати в себе шість ступенів свободи віртуальних машин інструмент управління в звичайних трьох координатах управління інструментом управління машини, за допомогою зрілих три методи контролю координат для контролю цього нового типу верстата.
З структури інструменту Віртуальна машина осі, це може бути відомо, що пряме контрольоване контрольовані кількість в машинної інструмент є довжина шестиприводного стрижня підтримки шпинделя компонента Li (I = 1,2,..., 6), тобто фактичний рух шпинделя верстата (згадується як «реальна вісь»), таким чином, щоб зробити ступінь свободи рухомої платформи контролю руху, таким чином, реалізувати точний контроль траєкторії руху інструменту, рухомі платформи руху інструкції повинні бути (уявна вісь інструкція) перетворення в реальному просторі осі, і через простір для реального простору осі уявної осі зворотних карт для досягнення автоматично.
Процес роботи системи полягає в наступному: по-перше, траєкторія руху інструменту генерується в режимі реального часу відповідно до введеної інформації, заданої чисельної контрольної програми частини, тобто очікувана швидкість руху інструменту по координатах XM, YM і ZM у віртуальному просторі осей вирішена;Потім, очікуваний рух віртуальної осі перетворюється в рух інструкція значення шестиприводним стрижнем за допомогою віртуального реального підрахунку карт.Нарешті, довжина кожного водіння стрижня відокремлена і сервопривід контролюється, так що фактична довжина узгоджується з бажаної довжини, і зворотний відображення від реального до віртуального реалізується неявно через структуру верстата інструмент, так що інструмент траєкторії, що відповідає команді можна отримати, і інструмент ставлення може бути гарантовано буде Дана постійна вартість.
Інструмент створення шляху у віртуальному просторі осей
Завдання створення інструменту шлях полягає в перетворенні інструменту шлях, наданий частиною чисельної програми управління (геометричної кривої в віртуальному просторі осі, яка не має нічого спільного з часом і характеристики інструменту машини) в дискретному шляху інструмент, пов'язаний з часом і характеристики інструменту машини (такі, як прискорення і уповільнення характеристик і т. д.).Процес рішення полягає в наступному:
Створення математичної моделі
З метою забезпечення точності генерації траєкторії, параметричне пряме інтерполяції алгоритм використовується в псевдо-триосьовий контроль.Ключові моменти: для встановлення параметричної математичної моделі для інтерпольних кривих, які легко обчислити:
X = F1 (u)
Y = F2 (u)
Z = F3 (u) (1)
У формулі u--параметр, u ∈ [0, 1] вимагає, щоб не обчислення функції бере участь в режимі реального часу розрахунок траєкторії, і лише кілька разів додавання, операції віднімання, множення та ділення можуть бути завершені.
Для кругової дуги інтерполяції, наприклад, введіть (1) конкретна форма: (2) тип M-константа матриця, коли інтерполяції точки розташовані в ~ чотири квадрант, його значення: r-ARC радіус таким чином, траєкторія, це може бути абсолютним чином, а саме кожна траєкторія координатного розрахунку з походженням координат для моделі тестів, що може усунути накопичену помилку , ефективно гарантують інтерполяції швидкість розрахунку і точність.
Прискорення і уповільнення контролю
Для того, щоб зробити створювану інструмент траєкторії задовольняють вимоги прискорення і уповільнення характеристик верстата, оптимальне прискорення і уповільнення кривої можуть бути визначені відповідно до динамічних характеристик верстатного інструменту і зберігається в системі управління.У процесі роботи системи, по-перше, декілька сегментів програми скануються до і після аналізу варіаційної тенденції швидкості подачі і визначення бажаної швидкості подачі F.Потім буде прочитано множник швидкості подачі K на панелі керування, і з ним модифіковано F. Цільова канал швидкість Fnew, Fnew = K. F;Далі, Fnew порівнюється з поточною швидкістю подачі, а Миттєва швидкість подачі (мм/хв) поточного періоду вибірки розраховується за прискоренням і уповільненням характеристичного кривої верстата.
Швидкість і контроль помилок
Оскільки інтерполяції не є статичним геометричним розрахунком, він повинен зробити відстань між поточною інтерполяції точкою і попереднім інтерполяції точкою задовольнити вимоги швидкості подачі, прискорення і уповільнення, і переконайтеся, що похибка між інтерполяції лінією лінії і інтерпольовані кривої між двома точками знаходиться в межах заданого допуску діапазону.Таким чином, довжина DTK інтерполяції Line сегмент має управлятися з миттєвою швидкістю подачі в якості елемента керування і допустимої помилки, як умови обмеження.
Метод виглядає наступним чином:
По-перше, згідно з миттєвою швидкістю подачі, що надається шляхом прискорення і уповільнення розрахунку, наступна формула використовується для розрахунку бажаної довжини акордів в поточному періоді вибірки (довжина сегменту інтерполяції Line без обмеження): Dt1 у формулі (3)--Бажана довжина хорта, mm T--вибірка періоду, MS
E--допустиме похибка між інтерполяції траєкторії і бажаної траєкторії
R--радіус кривизни бажаної траєкторії в інтерполяції точці
Нарешті, значення DTK визначається відповідно до відносних розмірів Dt1 і Dt2.Іншими словами, якщо довжина рядка Dt1, як очікується, буде менше, ніж довжина рядка обмеження Dt2, довжина поточного сегмента інтерполяції має значення DTK = Dt1; в іншому випадку DTK = Dt2.
Розрахунок траєкторії інтерполяції
Завдання розрахунку траєкторії інтерполяції полягає в розрахунку координатної величини попереднього пункту інтерполяції траєкторії в режимі реального часу відповідно до довжини DTK сегменту інтерполяції line, отриманого в кожному періоді відбору.Процес обчислення такий:
По-перше, згідно з наступними відносинами між змінною приросту і ДТ, Du поточного інтерполяції періоду розраховується: у рівнянні (5), Du/DS-швидкість зміни змінної на кривій дуги довжини
У зв'язку з високою частотою інтерполяції, довжина дуги дуже близька до довжини акордів в період вибірки, так що Du/DS ≈ Du/dt може бути зроблено в фактичних розрахунків.Так що якщо ви берете крок з вас, Du, і знайти відповідний ДТ, то ви можете отримати Du/CD, що вам потрібно.
Хоча це наближення має незначний вплив на швидкість подачі, він не має ніякого впливу на точність траєкторії інтерполяції.У вибіркових інтерполяції точність траєкторія є головною суперечністю, координатне обчислення точки інтерполяції має бути абсолютно точною, а точність руху інтерполяції Point по траєкторії в додатковій позиції, і незначні помилки можуть бути дозволені.Цей результат не тільки гарантує точність траєкторії, але і підвищує швидкість розрахунку.
Потім, обчислити значення змінної параметра поточного періоду вибірки: Великобританія = uk-1 + du (6). Нарешті, замініть Великобританії в рівняння (1) для розрахунку значень координат xK, ИК і ZK в попередньому пункті інтерполяції траєкторії.Весь дискретизована інтерполяції траєкторія може бути отримана шляхом повторення вищезазначеного процесу до кінця точки інтерполяції досягнута.