【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机床加工，尤其涉及一种五轴机床的非线性误差补偿装置以及一种五轴机床的非线性误差补偿方法。
技术介绍
1、非线性误差是多轴联动机床特有的误差。相比三轴机床，多轴机床增加了旋转轴，导致了刀尖点的运动从直线运动变成了旋转运动和直线运动的耦合，这就会使得刀尖点轨迹偏离编程轨迹，产生非线性误差。
2、通常，非线性误差需要机床rtcp功能来进行补偿，然而，不具备rtcp功能的机床，目前通用的方法在进行非线性误差补偿的时候较为复杂：需要在后处理的时候，预先将机床的旋转轴摆长以及刀长添加到后置处理软件的运动学计算模块，并将其设定为变量，在后处理过程当中完成包含该变量的运动学计算。此种处理方式存在以下缺点：
3、(1)对后置处理软件要进行二次开发，例如nx软件的后处理模块post builder，需要用专业的tcl编程语言进行编辑修改，不仅操作繁琐而且难度较大。
4、(2)需要对运动学模型进行重新推导计算，要将机床的摆长及刀长作为变量添加到运动学模型当中，并计算出准确结果，难度较大。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供了一种五轴机床的非线性误差补偿装置及补偿方法，通过设置具备三个方向平移自由度的x轴、y轴和z轴补偿组件，仅需通过三角函数公式完成三个方向误差补偿位移量的计算，针对不具备rtcp补偿功能的数控机床，实现工作台三个方向的移动实现非线性误差的补偿，不需要对后置处理软件及其内置的运动学模型进行修改，简化了非线性误差补偿的计算，提升了
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种五轴机床的非线性误差补偿装置，包括：底部固定板、x轴补偿组件、y轴补偿组件、z轴补偿组件和工作台；
3、所述x轴补偿组件固定于所述底部固定板上，所述y轴补偿组件固定于所述x轴补偿组件的x轴滑块上，所述x轴滑块能够带动所述y轴补偿组件沿x轴方向进行直线往返运动；
4、所述z轴补偿组件固定于所述y轴补偿组件的y轴滑块上，所述y轴滑块能够带动所述z轴补偿组件沿y轴方向进行直线往返运动；
5、所述工作台固定于所述z轴补偿组件的z轴滑块上，所述z轴滑块能够带动所述工作台沿z轴方向进行直线往返运动。
6、在上述技术方案中，优选地，五轴机床的非线性误差补偿装置还包括控制主板，所述x轴补偿组件、所述y轴补偿组件和所述z轴补偿组件分别与所述控制主板相连接，所述控制主板通过信号传输线与五轴机床的配电柜相连接。
7、在上述技术方案中，优选地，所述x轴补偿组件包括x轴电机、x轴丝杠、x轴导轨和所述x轴滑块，所述x轴电机通过x轴电机固定架固定于所述底部固定板上，所述x轴丝杠通过x轴丝杠固定架固定于所述底部固定板上，所述x轴丝杠与所述x轴电机相连接，所述x轴电机能够带动所述x轴丝杠旋转，所述x轴滑块与所述x轴丝杠相连接，所述x轴滑块在所述x轴电机的驱动下沿所述x轴导轨进行x轴方向的直线运动。
8、在上述技术方案中，优选地，所述y轴补偿组件包括y轴电机、y轴丝杠、y轴导轨和所述y轴滑块，所述y轴电机通过y轴电机固定架固定于所述x轴滑块上，所述y轴丝杠与所述y轴电机相连接，所述y轴电机能够带动所述y轴丝杠旋转，所述y轴滑块与所述y轴丝杠相连接，所述y轴滑块在所述y轴电机的驱动下沿所述y轴导轨进行y轴方向的直线运动。
9、在上述技术方案中，优选地，所述z轴补偿组件包括z轴电机、z轴丝杠、传动齿轮、z轴导轨和所述z轴滑块，所述z轴电机通过z轴电机固定架固定于所述y轴滑块上，所述z轴丝杠和所述传动齿轮固定于所述y轴滑块上，所述z轴电机能够驱动所述传动齿轮带动所述z轴丝杠旋转，同时与所述z轴丝杠连接的所述z轴滑块沿所述z轴导轨进行z轴方向的直线运动，固定于所述z轴滑块上的所述工作台随着所述z轴滑块进行同步运动。
10、本专利技术还提出一种五轴机床的非线性误差补偿方法，应用于如上述技术方案中任一项公开的五轴机床的非线性误差补偿装置，包括：
11、读取五轴机床的加工程序，并在所述加工程序存在旋转轴移动时触发非线性误差补偿；
12、根据预设的非线性误差补偿计算方式，计算x轴、y轴和z轴的误差补偿位移量；
13、根据所述误差补偿位移量，控制x轴补偿组件、y轴补偿组件和z轴补偿组件分别进行对应量的运动，实现x轴、y轴和z轴三个方向的补偿。
14、在上述技术方案中，优选地，针对ac双摆头形式的五轴机床，非线性误差补偿计算方式为：
15、x1＝sinαsinγ(lb+lt)
16、y1＝sinα(lb+lt)-cosαcosγ(lb+lt)
17、z1＝(lb+lt)-cosα(lb+lt)
18、其中，x1、y1、z1分别为ac双摆头形式的五轴机床的x轴、y轴和z轴的误差补偿位移量，α和γ分别为所述五轴机床a轴和c轴的旋转角度，lb和lt分别为所述五轴机床的摆长和刀具长度；
19、针对bc双摆头形式的五轴机床，非线性误差补偿计算方式为：
20、x2＝sinβ(lb+lt)-cosβcosγ(lb+lt)
21、y2＝sinβsinγ(lb+lt)
22、z2＝(lb+lt)-cosβ(lb+lt)
23、其中，x2、y2、z2分别为bc双摆头形式的五轴机床的x轴、y轴和z轴的误差补偿位移量，β和γ为所述五轴机床b轴和c轴的旋转角度，lb和lt分别为所述五轴机床的摆长和刀具长度；
24、针对ab双摆头形式的五轴机床，非线性误差补偿计算方式为：
25、x3＝sinβ(lb+lt)
26、y3＝sinα(lb+lt)
27、z3＝(lb+lt)-cosαcosβ(lb+lt)
28、其中，x3、y3、z3分别为ab双摆头形式的五轴机床的x轴、y轴和z轴的误差补偿位移量，α和β分别为所述五轴机床a轴和b轴的旋转角度，lb和lt分别为所述五轴机床的摆长和刀具长度。
29、在上述技术方案中，优选地，针对ac双转台形式的五轴机床，非线性误差补偿计算方式为：
30、x4＝x0cosγ-y0 cosαsinγ+z0 cosγsinα-x0
31、y4＝x0sinγ+y0 cosβcosα-z0 cosγsinα-y0
32、z4＝z0cosα-ls+y0sinα-z0
33、其中，x4、y4和z4分别为ac双转台形式的五轴机床的x轴、y轴和z轴的误差补偿位移量，x0、y0和z0为加工刀具的触点位坐标，ls为五轴机床两个旋转轴旋转中心之间的距离；
34、针对bc双转台形式的五轴机床，非线性误差补偿计算方式为：
35、x5＝x0 cosβcosγ-y0sinγ+z0cosγsinβ-x0
36、y5＝y0cosγ+x0cosβsin本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种五轴机床的非线性误差补偿装置，其特征在于，包括：底部固定板、X轴补偿组件、Y轴补偿组件、Z轴补偿组件和工作台；
2.根据权利要求1所述的五轴机床的非线性误差补偿装置，其特征在于，还包括控制主板，所述X轴补偿组件、所述Y轴补偿组件和所述Z轴补偿组件分别与所述控制主板相连接，所述控制主板通过信号传输线与五轴机床的配电柜相连接。
3.根据权利要求1或2所述的五轴机床的非线性误差补偿装置，其特征在于，所述X轴补偿组件包括X轴电机、X轴丝杠、X轴导轨和所述X轴滑块，所述X轴电机通过X轴电机固定架固定于所述底部固定板上，所述X轴丝杠通过X轴丝杠固定架固定于所述底部固定板上，所述X轴丝杠与所述X轴电机相连接，所述X轴电机能够带动所述X轴丝杠旋转，所述X轴滑块与所述X轴丝杠相连接，所述X轴滑块在所述X轴电机的驱动下沿所述X轴导轨进行X轴方向的直线运动。
4.根据权利要求3所述的五轴机床的非线性误差补偿装置，其特征在于，所述Y轴补偿组件包括Y轴电机、Y轴丝杠、Y轴导轨和所述Y轴滑块，所述Y轴电机通过Y轴电机固定架固定于所述X轴滑块上，所述Y轴丝杠与所述Y
5.根据权利要求4所述的五轴机床的非线性误差补偿装置，其特征在于，所述Z轴补偿组件包括Z轴电机、Z轴丝杠、传动齿轮、Z轴导轨和所述Z轴滑块，所述Z轴电机通过Z轴电机固定架固定于所述Y轴滑块上，所述Z轴丝杠和所述传动齿轮固定于所述Y轴滑块上，所述Z轴电机能够驱动所述传动齿轮带动所述Z轴丝杠旋转，同时与所述Z轴丝杠连接的所述Z轴滑块沿所述Z轴导轨进行Z轴方向的直线运动，固定于所述Z轴滑块上的所述工作台随着所述Z轴滑块进行同步运动。
6.一种五轴机床的非线性误差补偿方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5中任一项所述的五轴机床的非线性误差补偿装置，包括：
7.根据权利要求6所述的五轴机床的非线性误差补偿方法，其特征在于，针对AC双摆头形式的五轴机床，非线性误差补偿计算方式为：
8.根据权利要求6所述的五轴机床的非线性误差补偿方法，其特征在于，针对AC双转台形式的五轴机床，非线性误差补偿计算方式为：
9.根据权利要求6所述的五轴机床的非线性误差补偿方法，其特征在于，针对A摆头C转台形式的五轴机床，非线性误差补偿计算方式为：
10.根据权利要求7至9中任一项所述的五轴机床的非线性误差补偿方法，其特征在于，根据非线性误差补偿计算得到X轴、Y轴和Z轴的误差补偿位移量，当X轴需要移动时，控制X轴电机驱动X轴丝杠旋转，同时带动X轴滑块沿X轴导轨进行直线运动；
...【技术特征摘要】
1.一种五轴机床的非线性误差补偿装置，其特征在于，包括：底部固定板、x轴补偿组件、y轴补偿组件、z轴补偿组件和工作台；
2.根据权利要求1所述的五轴机床的非线性误差补偿装置，其特征在于，还包括控制主板，所述x轴补偿组件、所述y轴补偿组件和所述z轴补偿组件分别与所述控制主板相连接，所述控制主板通过信号传输线与五轴机床的配电柜相连接。
3.根据权利要求1或2所述的五轴机床的非线性误差补偿装置，其特征在于，所述x轴补偿组件包括x轴电机、x轴丝杠、x轴导轨和所述x轴滑块，所述x轴电机通过x轴电机固定架固定于所述底部固定板上，所述x轴丝杠通过x轴丝杠固定架固定于所述底部固定板上，所述x轴丝杠与所述x轴电机相连接，所述x轴电机能够带动所述x轴丝杠旋转，所述x轴滑块与所述x轴丝杠相连接，所述x轴滑块在所述x轴电机的驱动下沿所述x轴导轨进行x轴方向的直线运动。
4.根据权利要求3所述的五轴机床的非线性误差补偿装置，其特征在于，所述y轴补偿组件包括y轴电机、y轴丝杠、y轴导轨和所述y轴滑块，所述y轴电机通过y轴电机固定架固定于所述x轴滑块上，所述y轴丝杠与所述y轴电机相连接，所述y轴电机能够带动所述y轴丝杠旋转，所述y轴滑块与所述y轴丝杠相连接，所述y轴滑块在所述y轴电机的驱动下沿所述y轴导轨进行y轴方向的直线运动。
5.根据权利要求4所述的五...
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