面向圆柱凸轮加工的三轴联动轮廓误差补偿控制方法

摘要

本发明提供一种面向圆柱凸轮加工的三轴联动轮廓误差补偿控制方法，针对A轴、X轴、Y轴联动，在插补加工过程中进行轮廓误差计算和补偿，其特征在于：在每个采样周期，在机床坐标系下检测得到A轴、X轴、Y轴工作台实际位置；转化到空间直角坐标系下，将当前实际刀位点到圆柱凸轮轮廓线刀具轨迹上最近的两个插补点连线之距离近似为轮廓误差；再转化到机床坐标系下得到A轴、X轴、Y轴相应的轮廓误差；引入比例缩放因子，经比例控制得到轮廓误差补偿量，再分别与A轴、X轴、Y轴对跟随误差的位置控制量相叠加，输出到伺服执行机构。本发明优点是：在A轴、X轴、Y轴联动加工时，轮廓误差描述直观、计算精度高，轮廓误差补偿方法简单、有效。

主权项

1.一种面向圆柱凸轮加工的三轴联动轮廓误差补偿控制方法，针对A轴、X轴、Y轴联动，在插补加工过程中进行轮廓误差计算和轮廓误差补偿，其特征在于在对圆柱凸轮轮廓线刀具轨迹插补加工的每个采样周期均包括以下步骤：1）在机床坐标系下，经A轴、X轴、Y轴各自的位置传感器检测当前各轴工作台实际位置，得到实际刀位点R(R_A,R_x,R_y)坐标，一方面，计算得到A轴、X轴、Y轴的跟随误差，分别记为E_A、E_x、E_y，经PID位置控制器得到跟随误差位置控制量C_EA、C_Ex、C_Ey；另一方面，将机床坐标系下实际刀位点R(R_A,R_x,R_y)转化到空间直角坐标系Oxyz下，得到对应的实际刀位点R'(R_x',R_y',R_z')坐标，其中R_x'＝R_x，R_y'＝R_y，R_z'＝R_y·tgR_A；2）在空间直角坐标系Oxyz下，找到圆柱凸轮轮廓线刀具轨迹上距当前实际刀位点R'(R_x',R_y',R_z')最近的两个插补点P_a、P_b，将实际刀位点R'到插补点P_a、P_b连线P_aP_b之距离近似为轮廓误差ε'，将轮廓误差ε'沿X轴、Y轴、Z轴分解得到ε_x'、ε_y'、ε_z'；3）将空间直角坐标系Oxyz下轮廓误差ε'(ε_x',ε_y',ε_z')转化到机床坐标系下，得到A轴、X轴、Y轴对应的轮廓误差ε(ε_A,ε_x,ε_y)，分别为ε_x＝ε_x'，ε_y＝ε_y'；4）借用A轴、X轴、Y轴进给系统各自跟随误差PID位置控制器中的比例系数K_pA、K_px、K_py，来计算沿A轴、X轴、Y轴的轮廓误差补偿量，C_εA＝ε_A·K_pA，C_εx＝ε_x·K_px·w，C_εy＝ε_y·K_py·w，其中w为引入的比例缩放因子，用来控制轮廓误差补偿程度强弱，在0.9～1.1之间取值；然后将轮廓误差补偿量C_εA、C_εx、C_εy分别叠加到A轴、X轴、Y轴对跟随误差的位置控制量中，并将叠加结果输出到A轴、X轴、Y轴的伺服执行机构进行轮廓误差补偿控制。