[发明专利]基于SolidWorks、ADAMS的数控机床工作平面瞬时运动中心的确定方法

说明书

本发明公开基于SolidWorks、ADAMS的数控机床工作平面瞬时运动中心的确定方法，应用于数控机床误差补偿技术领域，可以通过ADAMS动力学仿真计算出数控机床在沿X,Y,Z轴导轨运动过程中在相应平面内产生的偏摆瞬心、俯仰瞬心、滚转瞬心的具体位置，通过各瞬心的位置进行各自阿贝臂的精确计算，将瞬心的概念加入数控机床综合误差建模中，可以完善机床综合误差建模，从而提高数控机床误差补偿精度。具体包括基于SolidWorks的数控机床整体模型以及简化的导轨系统工作台模型、基于ADAMS的导轨系统工作台动力学仿真以及基于刚体平面运动速度瞬心理论的数控机床工作平面的瞬心计算。

技术领域

本发明涉及数控机床误差补偿技术领域，具体涉及一种基于SolidWorks、ADAMS的数控机床工作平面瞬时运动中心的确定方法。

背景技术

数控机床工作台大部分都是采用由X,Y两个方向上的溜板上下叠加而成的二维堆栈式结构，每个方向上都由两条直线导轨组成，从而实现沿着一个方向上的运动。由于导轨系统本身存在着制造误差，且在机床工作台运动过程中，导轨系统同样会受到热变形、力变形等因素的影响产生相应的误差，且两条导轨之间的误差会存在差异。因此机床工作台在沿着导轨运动的过程中，不仅会产生平移运动，而且会由于导轨之间的差异产生附加的旋转运动。

在刚体的平面运动过程中，只要刚体上任一平行于某固定平面的截面图形在任意瞬时的角速度不为零，就必然会有一个点的速度为零，该点记作速度瞬心。数控机床工作台在导轨的作用下进行相应的移动从而实现工件的加工，但由于导轨误差的影响，工作台在沿着某一轴进行直线运动的过程中，会在其他两轴方向上产生直线偏移，同时产生绕三轴旋转的角度误差，导致产生了附加的旋转运动，且运动规律不定，因此工作台存在速度瞬心，且速度瞬时运动中心是不断在变化的。而现有的机床综合误差建模以及补偿中，关于其中阿贝误差补偿建模部分，是由X,Y,Z轴各自光栅测量系统读数头与待加工点之间的阿贝臂进行计算的，没有考虑到导轨系统工作台瞬心对机床加工误差的影响，因而建立的误差模型考虑因素不全面，建立的阿贝臂补偿模型不精确。因此必须在综合误差建模中加入瞬时运动中心的理论才能精确计算阿贝臂，从而实现更加精确的机床误差补偿。

随着运动学技术的发展，ADAMS作为一种运动学仿真技术，在机械控制领域的运动学分析中得到广泛的应用，由此本文通过三维建模软件SolidWorks和动力学仿真软件ADAMS进行机床导轨系统工作台在工作平面内的实时运动测试，提出基于SolidWorks、ADAMS的数控机床工作平面瞬时运动中心的确定方法，通过确定出的所有瞬心进行阿贝臂的精确计算，进而完善数控机床综合误差建模，提高机床误差补偿精度。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于SolidWorks、ADAMS的数控机床工作平面瞬时运动中心的确定方法。它能够利用ADAMS运动学分析方法准确地确定出数控机床工作平面在不同运动过程中的实时瞬时运动中心的位置，不需要通过繁琐的实验来确定，通过对数控机床导轨系统工作平面所有瞬心的确定，进行相应阿贝臂的精确计算，从而实现在数控机床综合误差建模中加入瞬时运动中心，完善建模，提高机床的误差补偿精度。

(二)技术方案

实现本发明目的的技术解决方案为：

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现。基于SolidWorks、ADAMS的数控机床工作平面瞬时运动中心的确定方法，包括如下步骤：

步骤一、在SolidWorks环境中建立数控机床导轨系统工作台简化模型，并在SolidWorks中建立数控机床整体结构；