混联机床的数控加工程序处理方法的研究及其模块的开发

混联机床是近年来发展起来的一种新型机床，该类机床采用了串并联复合机构，不仅继承了并联机床高刚度、高精度和高进给速度等优点，还具备了串联机床大移动行程和大旋转运动角的特点。使用混联机床替代五坐标数控机床完成零件加工，推进其在工程实际中的应用是目前混联机床研究的重点，其中数控加工编程技术是混联机床数控加工的主要环节。本文结合6PM2六轴混联数控镗铣床，对其数控加工编程以及精度检测与误差补偿进行了深入研究。本文的主要研究内容如下：(1) 6PM2混联机床采用的是3-RPS并联机构，在对其进行运动学分析的基础上，推导出了动平台位姿描述、位置逆解、速度逆解的解析表达式以及封闭形式的运动学公式。这是混联机床进行数控加工的理论基础。(2)借鉴传统五坐标数控机床的数控加工程序编制方法，提出了混联机床的数控加工程序的结构和格式，并设计了相应的编译模块，能够进行一般的词法检查和语法检查。(3)由于采用NC代码编写的数控加工程序不能直接用于混联机床的控制，需要对其进行相应的处理，本文重点研究了数控加工程序的处理方法。在分析混联机床的并联机构由驱动杆线性运动时引起的刀具轨迹偏差的基础上解析出了刀具轨迹的线性插补步长和角度插补步长，实现了在虚轴空间的刀具轨迹粗插补的双轨迹直线插补和空间圆弧插补；提出了一种刀具半径补偿时转接过渡类型的判断和转接点坐标计算的具体算法，实现了空间平面内的刀具半径补偿功能。(4)通过虚实映射变换，将数控加工程序中包含的刀位数据信息转换为数控机床的各实轴驱动指令；采用PMAC的PVT运动模式进行精插补，并给出了进给速度处理算法，同时为了尽可能避免速度和加速度超限，提出了相应的速度校验算法和加减速控制策略。通过上述处理，使得混联机床直接利用通用的NC代码就可以完成数控加工。(5)最后利用激光干涉仪对动平台沿Z轴做直线运动时的误差进行了检测，根据检测结果，进行了软件误差补偿。通过将补偿前后的检测结果进行对比，误差明显减小，从而验证了补偿方法的可行性。