一种面向镜像铣削的双通道协调运动控制方法

摘要

本发明提供了一种面向镜像铣削的双通道协调运动控制方法，包括双通道内外工作头同步控制，基于同一个筒状圆柱工件的内外表面规划内立柱铣削头与外立柱夹具头的工作区域和加工程序，并实现内外立柱)工作头同步控制；双通道内铣外撑分步控制，在镜像铣削体系内实现外撑夹具头与内铣削主轴头的分步协调运动控制；双通道镜像测量控制，铣削前通过外撑夹具测量工件厚度并离线补偿内铣削头的铣削程序，铣削中通过外撑夹具测量工件铣削背面偏移并实时补偿内铣削头刀尖相对的下刀位置。该方法实现了各自工作头与支撑头协调运动控制，能实现三系统并行镜像铣削时的自适应铣削，响应速度快，可应用于同一个筒状圆柱面薄壁工件三并行系统镜像数控铣削机床。

主权项

一种面向筒状圆柱面工件镜像铣削的运动控制方法，其特征在于：包括双通道内外工作头同步控制、双通道内铣外撑分步控制、双通道镜像测量控制；(1)双通道内外工作头同步控制是通过同一个圆柱坐标系在不同半径上建立的内外加工空间，规划内外工作头各自的工作区间、自由区间和互斥区间，并建立相互对应和关联的动态管理机制；其中，内立柱装备铣削主轴头铣削圆柱内表面，外立柱装备浮动外支撑、超声波厚度测量传感器、激光测量位移传感器提供辅助加工、离线厚度测量和实时工件形变测量功能，通过内外立柱之间坐标系镜像关系实现对内立柱加工坐标系位置定位与补偿；内立柱中，B轴为旋转轴，Z轴为左右移动轴，Y轴为上下移动轴；外立柱中，A轴为旋转轴，W轴为左右移动轴，V轴为上下移动轴；内立柱所属YZB轴坐标系基于圆柱工件对称映射，在加工指定区域过程中内立柱的YZB和外立柱的VWA坐标系同步控制；内外立柱的B/A轴同心同向360°旋转，B轴半径小于A轴，平行安装的Y/V轴同向同行程，同轴线安装的Z/W轴相向运动；A轴坐标覆盖B轴并实现重合，Y/V轴控制内外工作头在同一水平线，Z/W轴的动作依据厚度测量、铣削支撑、激光标定分别控制；(2)单系统双通道内铣外撑分步控制在圆柱工件内外表面同圆心不同半径的坐标系空间内，统一系统内立柱上铣削头的加工坐标系和外立柱上夹具头的加工坐标系；根据薄壁工件铣削前先由外立柱夹具头撑紧铣削区背面、铣完再松开支撑的原则，通过专用工艺软件生成内外通道两个工作头分步运动程序：首先控制外立柱夹具头坐标系进入工件加工区域背面的中心撑紧工件，再控制内立柱铣削头坐标系进刀和下刀执行铣削加工；(3)单系统双通道镜像测量控制包含铣削前的超声波薄壁工件厚度测量控制和铣削中的激光测距工件形变偏置补偿控制，两种测量装置均安装在外立柱夹具头上，其采样数据通过镜像处理成为内立柱铣削工作头铣削程序的计算参量，经滤波和平滑处理后得到加工程序；依据超声波薄壁工件厚度测量控制在外立柱坐标系的安装偏置，规划测量程序，根据内外立柱相对圆柱工件内外表面的镜像关系处理测量所得数据，得出内立柱铣削头进刀位置；在铣削中激光测距工件形变偏置补偿控制体系里，采用内外工作头同轴线相对偏置方法，把外立柱激光采样的距离数据转换为内立柱铣削头刀尖坐标偏置补偿量。