[发明专利]一种通用的数控机床运动学建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控机床，尤其是涉及一种通用的数控机床运动学建模方法。

背景技术

目前，一般的数控机床运动学模型都是通过对数控机床的结构和运动过程进行具体分析处理建立而成的，其建立的数控机床运动学模型的可移植性和通用性很差，难以适应数控机床结构的不断发展；此外，如果利用这种方式建立的数控机床运动学模型加工轮廓比较复杂的对象，则加工精度较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通用的数控机床运动学建模方法，其建立的数控机床运动学模型的可移植性和通用性好，且能够有效地提高加工轮廓比较复杂的对象的精度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种通用的数控机床运动学建模方法，其特征在于包括以下步骤：

①确立数控机床的基准三维坐标系，然后在数控机床的基准三维坐标系中，确定数控机床中的各根轴的空间位置；

②确定数控机床中的机床底座的三维坐标系和刀具的三维坐标系，并将机床底座的三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴对应记为X₀、Y₀和Z₀，将刀具的三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴对应记为X_N+1、Y_N+1和Z_N+1，其中，机床底座的三维坐标系为步骤①中确立的基准三维坐标系；然后根据数控机床中的每根轴的空间位置，建立数控机床中的每根轴的三维坐标系，将第i根轴的三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴对应记为X_i、Y_i和Z_i，其中，1≤i≤N，N表示数控机床中的轴的总根数；

③计算第1根轴的三维坐标系中的Z轴Z₁与Z₀之间的最短距离和夹角，对应记为dz₁和α₁；计算相邻的两根轴的三维坐标系中的Z轴之间的最短距离和夹角，将第j根轴的三维坐标系中的Z轴Z_j与第j-1根轴的三维坐标系中的Z轴Z_j-1之间的最短距离和夹角对应记为dz_j和α_j，其中，2≤j≤N；计算Z_N+1与第N根轴的三维坐标系中的Z轴Z_N之间的最短距离和夹角，对应记为dz_N+1和α_N+1；

计算第1根轴的三维坐标系中的X轴X₁与X₀之间的最短距离和夹角，对应记为dx₁和θ₁；计算相邻的两根轴的三维坐标系中的X轴之间的最短距离和夹角，将第j根轴的三维坐标系中的X轴X_j与第j-1根轴的三维坐标系中的X轴X_j-1之间的最短距离和夹角对应记为dx_j和θ_j，其中，2≤j≤N；计算X_N+1与第N根轴的三维坐标系中的X轴X_N之间的最短距离和夹角，对应记为dx_N+1和θ_N+1；