[发明专利]五杆五环并联运动机床加工的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机床加工的控制方法，特别涉及一种五杆五环并联运动机床加工的控制方法。

背景技术

并联运动机床，又称虚拟轴机床，在国内外的发展历程将近十年，并联运动机构大多为六杆和三杆。用五杆完全并联机构作为并联机床很少出现，本发明研究的对象正是五杆五环并联运动机床。

五杆五环并联机构是德国Michael Schwaar博士在2001年提出的，相对其他类型的并联运动机床具有其特殊性，如图1所示。以往的并联机床，无论是传统的Stewart六杆机构，还是后来发展的混联机床中的三杆机构，杆件和动平台的铰接点总是分布在二层平面上，而本发明五杆五环并联运动机床的构型是五杆控制五个层面，五个控制面中心共一线，而且动平台(主轴)上用五个转环替代固定安装的约束铰链，约束铰链的位置由传统中的已知(固定)变为未知(瞬时转动)，因此它的运动学解法用常规算法难以奏效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种五杆五环并联运动机床加工的控制方法，该控制方法是该种并联机床数控系统的内核部分，其控制模型将五杆五环并联机床结构几何参数、刀具尺寸和被加工工件表面的数学模型形成一一对应的函数关系，从理论上适应任何复杂曲面，不同于其它机床对复杂曲面采用的拟合算法，极大程度减少了误差。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种五杆五环并联运动机床加工的控制方法，该五杆五环并联运动机床的数控系统是由运动控制卡分别与上位PC机、伺服控制系统双向连接，该控制方法包括如下的步骤：

(1)建立控制模型，该控制模型将五杆五环并联机床结构几何参数、刀具尺寸和被加工工件表面的数学模型形成一一对应的函数关系，获得杆长函数；

(2)上位PC机将五根杆长函数写入运动控制卡；

(3)在运动控制卡中根据走刀速度设置电子凸轮的旋转速度；

(4)运动控制卡输出控制信号至伺服控制系统，控制机床进行加工。

所述的建立控制模型，该控制模型将五杆五环并联机床结构几何参数、刀具尺寸和被加工工件表面的数学模型形成一一对应的函数关系，获得杆长函数的步骤是：

①获取五杆五环并联机床的结构几何参数；被加工工件表面的数学模型；

②由被加工工件表面的数学模型获取刀具轴线的姿态矢量，由刀具尺寸获取刀头点的位置矢量；

③杆长公式获得：

如图2所示，pqrl是取五个支链中任一单支链，杆长即求解rl_m矢量。

已知条件如下：

(1)刀头点p的位置矢量Op＝(X，Y，Z)；

(2)刀具轴线的姿态矢量pq＝H_m.(A，B，C)；

(3)杆件连于机架的铰接点矢量O_lm＝(X_lm，Y_lm，Z_lm)；

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