[发明专利]五坐标联动加工动态误差分析方法及其系统

说明书

本发明公开了一种五坐标联动加工动态误差分析方法及其系统，所述系统包括插补器；RTCP五轴变换器；用于检测机床运动部件的位置信息和角度信息的检测模块；现场总线；用于得到每一控制周期对应的机床坐标系下的各坐标轴的实际位置坐标的转换模块；用于计算每一控制周期对应的随动误差，以及计算每一控制周期对应的带有误差信息的机床坐标系下的各坐标轴的绘图位置坐标的计算模块；轴选择器；五轴逆变换器；用于绘制理论指令位置曲线，绘制包含误差信息的实际位置绘图曲线的人机交互系统；本发明能够方便的观察理论指令位置曲线和包含误差信息的实际位置绘图曲线，便于找出为提高加工工件的质量应该从哪些方面优化哪个伺服进给系统的工作参数。

技术领域

本发明涉及自动控制领域，具体为一种五坐标联动加工动态误差分析方法及其系统。

背景技术

使用数控机床加工出的工件的质量，除了与加工工艺（车、铣、电、刨、磨、火焰切割、激光切割、线切割），加工工艺参数（工件材料、刀具选择、冷却润滑、进给速度、主轴速度）等因素有关外，还有一个不可忽视的因素是数控机床伺服系统的响应情况，以及伺服驱动在执行连续不断的来自数控系统的指令过程中的动态误差。一直以来，想要实时在线的跟踪、监控和分析数控机床的伺服系统动态误差响应情况都是比较困难的，特别是在实际的工件加工过程中查看伺服系统的动态误差，几乎是不可能实现的。

目前现有技术中数控机床伺服系统调试和参数调整设置的做法通常为：根据电机的设计额定参数值表，预先计算或估算出伺服驱动器参数，然后通过数据线将该参数下载至伺服驱动器中，让伺服驱动器驱动伺服电机带动一定的负载以一定的速度转动，根据所驱动电机的转动情况的各项技术指标，不断的修正和修改伺服驱动器控制参数，直至达到良好的控制效果，然后再将伺服驱动器和电机安装到机床上，让CNC数控系统控制伺服驱动器驱动电机产生机床运动，根据机床的运动情况，再不断修正和修改伺服驱动器参数，直至达到良好的机床控制效果。上述做法存在明显的天然缺陷，离线工作的电机负载是空载或人为加入一定的负载，与电机在机床上工作实际工况所带负载不一定相同，而实际上数控机床进行工件加工时，由于工作台、工件重量，工件，夹具，工件材料的不同，电机所承受的负载是不同的，从而不能使伺服系统在当前状态下以最佳和最优工作状态下工作，从而导致加工工件的质量下降，带来工件几何尺寸误差、表面光洁度等问题，甚至有可能导致工件报废。参考图1所示，其示出了一种五坐标联动加工的工件示意图，正如图1示出的工件，五坐标联动加工的工件具有结构复杂，精度和表面光洁度要求较高的特点，要加工出这样的工件，则需要高精度高性能的数控五坐标加工中心机床。而对于五坐标机床，由于电机和伺服的数量比较多，每个伺服系统所承受的负载又各异，这给五坐标加工工件调试带来很大的问题，当发现加工出来的工件不合格，但是导致加工不合格工件的原因，由于缺少良好的分析工具和分析方法，因此很难确定。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种五坐标联动加工动态误差分析方法及其系统。

本发明的技术手段如下：

一种五坐标联动加工动态误差分析方法，包括如下步骤：

步骤1：根据工件加工程序得到当前控制周期对应的工件坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标Cwt，其中t为控制周期；

步骤2：对当前控制周期对应的工件坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标Cwt经过RTCP五轴变换得到机床坐标系下的各坐标轴的理论指令坐标Cmt，其中t为控制周期；

步骤3：实时检测机床运动部件的位置信息和角度信息；

步骤4：实时上传检测到的机床运动部件位置信息和角度信息至五轴联动数控系统；

步骤5：根据机床运动部件的位置信息和角度信息得到当前控制周期对应的机床坐标系下的各坐标轴的实际位置坐标Pmt，其中t为控制周期；