Sự xuất hiện của công cụ máy CNC trục ảo được coi là đột phá thiết kế máy công cụ cách mạng nhất trong thế kỷ này.Nếu chúng tôi cho chơi đầy đủ đến những lợi thế của công cụ máy mới này trong cấu trúc, nó có thể mở ra một cách mới để cải thiện đáng kể hiệu suất của máy công cụ.
Thông qua các phân tích cho thấy rằng nói chung trực tiếp dựa trên nguyên tắc của Stewart nền tảng của máy ảo trục công cụ, chuyển động của quay tọa độ hợp lý năm điều phối NC Máy công cụ là nhỏ hơn nhiều so với thường xuyên (thường chỉ có 20 ~ 30 độ, và năm phối hợp của máy công cụ có thể đạt trên 90 độ), và với sự tăng củaMặc dù cấu trúc hợp chất có thể mở rộng phạm vi Angle, nhưng cấu trúc phức tạp, rất khó để đảm bảo độ cứng cao, do đó, công cụ máy trục ảo phổ biến không phù hợp để xử lý phạm vi rộng, các bộ phận chuyển động đa tọa độ.Tuy nhiên, từ một góc nhìn khác, trong việc sản xuất thực tế của các bộ phận phức tạp đòi hỏi nhiều điều phối chế biến là một số lượng nhỏ, và vị trí thống trị vẫn là việc xử lý các bộ phận thông thường bình thường.Vì vậy, nó sẽ có ý nghĩa thực tế hơn để nghiên cứu làm thế nào để làm cho việc sử dụng các đặc tính cấu trúc của công cụ máy ảo trục để chơi lợi thế của nó trong xử lý tốc độ cao và hiệu quả của các bộ phận thông thường.
Ý tưởng cơ bản của phương pháp điều khiển hướng trục bắt chước cho máy ảo trục công cụ là để kiểm soát sáu độ của phong trào tự do của công cụ máy ảo trục bằng cách bắt chước các phương pháp kiểm soát của hiện có ba-phối hợp công cụ máy CNC.Bằng cách này, không chỉ có ba trưởng thành hiện có hệ thống lập trình tự động có thể được sử dụng trực tiếp cho sáu độ tự do của công cụ máy ảo trục, mà còn thông qua giả của ba trục kiểm soát có thể làm cho các đơn vị trục chính chỉ thực hiện trên các phong trào dịch thuật, mở rộng đáng kể các trục ảo công cụ không gian làm việc,Ngoài ra, việc kiểm soát trục bắt chước có hiệu quả có thể làm giảm sự phức tạp của hệ thống điều khiển, để làm giảm đáng kể chi phí của máy công cụ, đó là thuận lợi cho việc áp dụng các công cụ máy mới này trong một phạm vi rộng lớn.
2. ưu điểm của công cụ thông thường với máy trục ảo
Một cấu trúc điển hình của một công cụ máy trục ảo, có thể được tóm tắt như cái gọi là "cấu trúc nền tảng sáu thanh".Ý nghĩa cụ thể của nó là để sửa chữa một đầu của sáu thanh lái xe chiều dài biến (viết tắt của thanh lái xe) trên nền tảng tĩnh (chẳng hạn như nền tảng hoặc khung công cụ máy), và đầu kia của thanh lái xe được kết nối với các nền tảng di chuyển, có nghĩa là, với các đơn vị trục chính.Bằng cách này, độ dài của thanh sáu ổ đĩa có thể được điều chỉnh để các trục chính và máy cắt có thể làm cho chuyển động nguồn cấp dữ liệu cần thiết so với phôi.Thông qua hệ thống điều khiển để nuôi chuyển động để kiểm soát chính xác, có thể được xử lý để đáp ứng các yêu cầu của phôi.
Theo quan điểm của công cụ máy ảo trục có những lợi thế không thể so sánh máy CNC thông thường, và những lợi thế này là để đạt được tốc độ cao, gia công độ chính xác cao là cần thiết, vì vậy nó được sử dụng như các bộ phận thông thường của các thiết bị chế biến hiệu quả, để tối đa hóa lợi thế của nó.
Nguyên tắc cơ bản của điều khiển ba trục
Vì không có đường sắt hướng dẫn dọc theo hướng cố định trong các công cụ máy ảo trục, công cụ chuyển động trục X, Y và Z yêu cầu của hệ điều khiển số không thực sự tồn tại. Vì vậy, ngay cả khi chỉ để có được chuyển động công cụ 3D (Thái độ liên tục chỉ thay đổi vị trí), nó là cần thiết để kiểm soát các nền tảng di chuyển với sáu độ tự do.
Phương pháp kiểm soát hướng trục là một phương pháp kiểm soát để mô phỏng ba công cụ máy CNC phối hợp thông thường theo các đặc điểm cấu trúc của công cụ máy ảo trục.Điểm khởi đầu của nó là: khi sử dụng công cụ máy ảo trục để xử lý các bộ phận thông thường, công cụ được cài đặt trong trục chính chỉ cần thực hiện một phong trào dịch ba chiều, Thái độ của nó là một giá trị cố định.Vì vậy, mặc dù đơn vị trục chính cố định với nền tảng di chuyển có sáu mức độ tự do chuyển động, chỉ có ba mức độ tự do bản dịch có liên quan đến tính toán thời gian thực.Trong bài báo này, vị trí công cụ được đại diện bởi XM, các tọa độ YM và zm của Trung tâm công cụ hoặc trung tâm mặt kết thúc trong hệ thống phối hợp máy công cụ, và sự dịch chuyển được tính theo thời gian thực bởi thuật toán nội suy ba phối hợp.Đồng thời, một hệ tọa độ cắt với nguồn gốc ở trung tâm của bóng cắt hoặc mặt kết thúc được thiết lập, và các trục tọa độ của nó XT, YT và ZT là song song với XM, các trục YM và zm của hệ thống phối hợp máy công cụ.Các góc quay của công cụ phối hợp khung xung quanh XM, YM và zm trục được sử dụng để đại diện cho Thái độ của nền tảng chuyển động và đặt nó thành một giá trị cố định.Bằng cách này, chuyển động của nền tảng di chuyển dọc theo ba tọa độ của XM, YM và zm được tính toán và kiểm soát trong thời gian thực, và sự xoay vòng của nền tảng di chuyển xung quanh các trục của XM, YM và zm được kiểm soát trong thời gian thực với các giá trị cố định. Do đó, mức độ tự do đầy đủ của nền tảng chuyển động có thể được kiểm soát, và việc kiểm soát liên kết ba tọa độ của phong trào công cụ có thể được thực hiện.Bởi vì phương pháp này không yêu cầu tính toán thời gian thực Thái độ di chuyển nền tảng, bằng cách này, không chỉ có hiệu quả có thể làm giảm số tiền thực tế của tính toán, lập bản đồ, và kiểm soát liên kết cũng có thể bao gồm sáu mức độ tự do của điều khiển công cụ trục ảo trong ba thông thường, điều chỉnh số S kiểm soát máy công cụ kiểm soát loại, với sự trợ giúp của trưởng thành ba điều khiển phương
Từ cấu trúc của công cụ máy trục ảo, có thể được biết rằng số lượng kiểm soát trực tiếp trong công cụ máy là độ dài của thanh sáu ổ đĩa hỗ trợ các thành phần trục chính Li (I = 1, 2,..., 6), đó là sự chuyển động thực tế của máy trục chính công cụ (gọi là "trục thực), do đó để làm cho mức độ tự do di chuyển điều khiển chuyển động nền tảng, do đó nhận ra sự kiểm soát chính xác của quỹ đạo chuyển động công cụ, các hướng dẫn chuyển động nền tảng di chuyển phải (hướng dẫn trục tưởng tượng) chuyển đổi sang không gian trục thực, và thông qua không gian để trục thực không gian ảo của ánh xạ nghịch đảo để đạt được tự
Quá trình hoạt động của hệ thống như sau: đầu tiên, quỹ đạo di chuyển công cụ được tạo ra trong thời gian thực theo thông tin đầu vào được đưa ra bởi chương trình điều khiển số của phần, nghĩa là vận tốc chuyển động dự kiến của công cụ dọc theo tọa độ của XM, YM và zm trong không gian trục ảo được giải quyết;Sau đó, chuyển động dự kiến của trục ảo được chuyển đổi thành giá trị hướng dẫn chuyển động của thanh sáu ổ đĩa bằng cách tính toán thực ảo lập bản đồ.Cuối cùng, chiều dài của mỗi thanh lái xe được tách ra và kiểm soát servo, để độ dài thực tế phù hợp với độ dài mong muốn, và lập bản đồ nghịch đảo từ thực để ảo được nhận ra ngầm thông qua cấu trúc của máy công cụ, để quỹ đạo công cụ phù hợp với lệnh có thể thu được, và Thái độ công cụ có thể được đảm bảo là giá trị liên tục được đưa ra.
Tạo đường dẫn công cụ trong không gian trục ảo
Nhiệm vụ của thế hệ đường dẫn công cụ là để chuyển đổi các đường dẫn công cụ được đưa ra bởi một phần số điều khiển chương trình (đường cong hình học trong không gian trục ảo mà không có gì để làm với thời gian và đặc điểm công cụ máy) vào đường dẫn công cụ rời rạc liên quan đến thời gian và đặc điểm công cụ máy (chẳngQuá trình giải pháp là như sau:
Việc thành lập mô hình toán học
Để đảm bảo tính chính xác của thế hệ quỹ đạo, thuật toán nội suy tham số trực tiếp được sử dụng trong điều khiển giả-trục.Các điểm chính là: để thiết lập một mô hình toán học tham số cho các đường cong nội suy đó là dễ dàng để tính toán:
X = F1 (u)
Y = F2 (u)
Z = F3 (u) (1)
Trong công thức, u--tham số, u ∈ [0, 1] yêu cầu rằng không có tính toán chức năng tham gia vào các phép tính quỹ đạo thời gian thực, và chỉ một vài lần cộng, trừ, phép nhân và chia các hoạt động có thể được hoàn thành.
Đối với nội suy vòng cung tròn, ví dụ, loại (1) hình thức cụ thể là: (2) các loại ma trận M-Constant, khi các điểm nội suy nằm trong một ~ bốn góc phần tư, giá trị của nó là: bán kính r-Arc theo cách này, quỹ đạo, nó có thể là cách tuyệt đối, cụ thể là mỗi điểm quỹ đạo phối hợp tính với nguồn gốc của tọa độ cho các mô hình chuẩn, có khả năng loại bỏ lỗi , có hiệu quả đảm bảo tốc độ tính toán nội suy và chính xác.
Tăng tốc và kiểm soát khử trùng
Để làm cho quỹ đạo công cụ được tạo ra đáp ứng các yêu cầu của các đặc tính tăng tốc và tiết giảm của máy công cụ, tăng tốc tối ưu và đường cong tốc độ có thể được xác định theo các đặc tính năng động của máy công cụ và lưu trữ trong hệ thống điều khiển.Trong quá trình hoạt động của hệ thống, trước hết, một số phân đoạn chương trình được quét trước và sau khi phân tích xu hướng biến thể của tốc độ thức ăn và xác định tốc độ thức ăn mong muốn F.Sau đó, tốc độ nguồn cấp dữ liệu K trên bảng điều khiển hoạt động được đọc, và F được sửa đổi với nó. Tốc độ nguồn cấp dữ liệu mục tiêu Fnew, Fnew = K. F;Hơn nữa, Fnew được so sánh với tốc độ thức ăn hiện tại Fold, và tốc độ thức ăn tức thời FK (mm/min) của giai đoạn lấy mẫu hiện tại được tính theo sự tăng tốc và giảm giảm đường cong đặc trưng của máy công cụ.
Tốc độ và kiểm soát lỗi
Kể từ nội suy không phải là một tính toán hình học tĩnh, nó phải làm cho khoảng cách giữa các điểm nội suy hiện tại và điểm nội suy trước đó đáp ứng các yêu cầu của tốc độ thức ăn, tăng tốc và giảm nhiệt, và đảm bảo rằng các lỗi giữa các phân đoạn dòng nội suy và đường cong nội suy giữa hai điểm là trong phạm vi khoan dungDo đó, chiều dài Dtk của phân đoạn đường nội suy nên được kiểm soát với vận tốc thức ăn tức thời như mục tiêu điều khiển và lỗi cho phép là điều kiện hạn chế.
Phương pháp này là như sau:
Thứ nhất, theo tốc độ thức ăn tức thời FK được đưa ra bởi tăng tốc và tính toán giảm, công thức sau đây được sử dụng để tính toán chiều dài hợp âm mong muốn trong giai đoạn lấy mẫu hiện tại (độ dài của phân đoạn dòng nội suy mà không hạn chế): Dt1 trong công thức (3)--mong muốn chiều dài hợp âm, mm T-
E--các lỗi cho phép giữa các quỹ đạo nội suy và quỹ đạo mong muốn
R--bán kính cong của quỹ đạo mong muốn tại điểm nội suy
Cuối cùng, giá trị của Dtk được xác định theo kích thước tương đối của Dt1 và Dt2.Nói cách khác, nếu chiều dài chuỗi Dt1 dự kiến sẽ nhỏ hơn giới hạn chuỗi chiều dài Dt2, độ dài của phân đoạn dòng nội suy hiện tại được đặt thành Dtk = Dt1; Nếu không, Dtk = Dt2.
Tính toán quỹ đạo interpolation
Nhiệm vụ của việc tính toán quỹ đạo nội suy là tính toán giá trị tọa độ của các điểm trước của quỹ đạo nội suy trong thời gian thực theo chiều dài Dtk của phân đoạn đường nội suy thu được ở trên trong mỗi giai đoạn lấy mẫu.Quá trình tính toán là như sau:
Thứ nhất, theo mối quan hệ sau giữa tăng biến du và DT, du của giai đoạn nội suy hiện tại được tính toán: trong phương trình (5), du/DS--tỷ lệ thay đổi của biến trên chiều dài vòng cung đường cong
Do tần số nội suy cao, chiều dài hồ quang là rất gần với chiều dài hợp âm trong một khoảng thời gian lấy mẫu, do đó, du/DS ≈ du/DT có thể được thực hiện trong việc tính toán thực tế.Vì vậy, nếu bạn có một gia tăng của bạn, du, và tìm DT tương ứng, sau đó bạn có thể có được du/DS mà bạn cần.
Mặc dù xấp xỉ này có một chút ảnh hưởng đến tốc độ thức ăn, nó không có bất kỳ ảnh hưởng đến độ chính xác quỹ đạo nội suy.Trong nội suy lấy mẫu, độ chính xác quỹ đạo là sự mâu thuẫn chính, tính toán tọa độ của điểm nội suy phải là hoàn toàn chính xác, trong khi sự chính xác của vận tốc chuyển động của điểm nội suy dọc theo quỹ đạo là ở vị trí thứ cấp, và các lỗi nhỏ có thể được cho phép.Kết quả này không chỉ đảm bảo độ chính xác quỹ đạo, mà còn cải thiện tốc độ tính toán.
Sau đó, tính giá trị của biến tham số của khoảng thời gian lấy mẫu hiện tại: UK = uk-1 + du (6). Cuối cùng, thay thế anh thành phương trình (1) để tính toán các giá trị tọa độ XK, YK và ZK của điểm trước của quỹ đạo nội suy.Toàn bộ quỹ đạo nội suy có thể được lấy bằng cách lặp lại quá trình trên cho đến khi điểm kết thúc nội suy đạt được.