PDF《6- TPS 并联平台型数控铣床结构参数的标定方法》

第41 卷第6 期2009 年12 月南京航空航天大学学报Journal of N anjing U niversity of A eronautics &

A stronautics Vo l .

41 No.

6 Dec.

2009 6-TPS 并联平台型数控铣床结构参数的标定方法 王瑞(哈尔滨工业大学(威海) 船舶工程学院, 威海, 264209) 摘要: 介绍了62TPS 并联平台型数控铣床的一种结构参数标定方法. 借助于工作台上的辅助工艺孔及标准量块, 采用加权分类隔离的标定方法, 将结构参数分为若干类进行标定, 在并联工作台的结构参数标定过程中, 采用了 改进后的共轭梯度法, 提高了标定效率. 主要分析了刀具位姿参数及并联机构结构参数的标定方法, 通过标定实 例验证了标定方法的有效性. 关键词: 参数标定;

共轭梯度法;

并联机床 中图分类号: TG659 文献标识码: A 文章编号: 100522615(2009)

0620720207 基金项目: 哈尔滨工业大学校基金(H IT (W H) 200716) 资助项目. 收稿日期: 2008211217;

修订日期:

2009203230 作者简介: 王瑞, 男, 讲师,

1978 年10 月生, E2 m ail: w rhit@163. com. Calibration M ethod of Structural Parameters for 6-TPS Parallel Platform M illing W ang R u i (Schoo l of Ship Engineering, Harbin Institute of Techno logy, W eihai, 264209, China) Abstract: A m ethod fo r adop ting classifiable verification is p resented fo r 62TPS paralled p latfo rm m illing. By using a p rocess ho le w ith certain radius on the upper p latfo rm and gauge blocks, the cutter po sition param eters and structural param eters of the parallel m echanism are verified through assigning different w eight values . The am ended F letcher2 R eeves algo rithm is used to i mp rove the verification effi2 ciency. The m ethod is p roved to be effective by the culibration test. Thus it is used fo r the design con2 tro l system of the parallel m achine too l . Key words: param eter calibration;

conjugate gradient m ethod;

parallel m achine 针对复杂曲面的加工需要, 目前主要存在两大 问题: (1) 多轴数控铣床虽然已经取得了较大进步, 但其技术含量高、 成本高, 超出了中小型企业经济 承受能力;

(2) 大量的传统铣床加工能力有限, 不能 加工较为复杂的曲面.为了解决存在的问题, 充分 利用大量传统立式铣床的资源, 哈尔滨工业大学对 传统立式铣床进行改造, 加装

6 自由度并联工作 台, 形成 62TPS 并联平台型数控铣床, 扩展了传统 立式铣床的加工能力. 工件的加工精度很大程度上取决于铣床的各 类结构参数的标定, 本文的平台型铣床的结构参数 达到50 个, 而且存在较强的耦合性.目前, 国内外 采用的并联机床的标定方法主要有[129 ] : (1) 直接 法, (2) 开环法, (3) 闭环法, (4) 任意性能评估检验 法, (5) 序列法, (6) 样件法. 这些标定方法主要针对 于刀具装卡在并联机构的某一运动平台上的一类 铣床, 而本文的铣切头安装在一活动悬臂梁上, 独 立于并联机构, 主轴悬臂梁可能处于不同的位置, 因而需要对该型铣床结构参数的标定及刀具的定 位进行深入研究.

1 6-TPS 并联平台型数控铣床结构 参数及标定方法 图1 为62TPS 并联平台型数控铣床, 铣床由传 统立铣和6 自由度并联工作台组成.改变铣切头的 位置, 即可实现传统立铣加工和复杂曲面的加工. 图2 是铣床的简化结构示意图.以一支路为例介绍 图1 62TPS 并联平台型数控铣床 图2 62TPS 并联平台型铣床结构简图 如下: 下平台虎克铰在基座坐标系O S X S YS ZS 中的 坐标为(xB i, yB i, zB i) (i= 1, 2, …, 6) , 上平台