Un método de suavizado de esquinas de trayectoria de herramienta de cinco ejes basado en el espacio de movimiento maestro-esclavo
Autores: Gao, Song; Zhang, Haiming; Yang, Jianzhong; Xie, Jiejun; Zhu, Wanqiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
El suavizado de trayectorias lineales es crítico para mejorar la calidad y eficiencia del mecanizado en máquinas CNC de cinco ejes. Los métodos existentes de suavizado de esquinas a menudo pasan por alto el impacto de las fluctuaciones de curvatura de las splines, lo que puede llevar a variaciones en la aceleración, obstaculizando las mejoras en la calidad de la superficie. El artículo presenta un método de suavizado de esquinas de trayectorias de herramientas de cinco ejes basado en el espacio de movimiento maestro-esclavo (SMM), con el objetivo de minimizar las fluctuaciones de curvatura en el mecanizado de cinco ejes y mejorar la calidad de la superficie. Se introduce el concepto de espacio de movimiento en el movimiento cooperativo maestro-esclavo, donde la posición de la punta de la herramienta y la orientación de la herramienta se desacoplan en una trayectoria de movimiento principal y dos trayectorias de espacio de movimiento maestro-esclavo. Al derivar las condiciones de monotonía de curvatura de una spline dual de Bézier, se construye en tiempo real una curva de suavizado de esquina de punta de herramienta continua en G2 con fluctuaciones de curvatura mínimas. Posteriormente, utilizando el SMM y la spline dual de Bézier asimétrica, se establece una relación de sincronización continua de alto orden entre la posición de la punta de la herramienta y la orientación de la herramienta. Las pruebas de simulación y los experimentos de mecanizado muestran que con nuestro algoritmo de suavizado, los valores máximos de aceleración para cada eje se redujeron en un 21.05%, mientras que el golpe se redujo en un 22.31%. Estos resultados indican que el suavizado de trayectorias reduce significativamente las vibraciones mecánicas y mejora la calidad de la superficie.
Descripción
El suavizado de trayectorias lineales es crítico para mejorar la calidad y eficiencia del mecanizado en máquinas CNC de cinco ejes. Los métodos existentes de suavizado de esquinas a menudo pasan por alto el impacto de las fluctuaciones de curvatura de las splines, lo que puede llevar a variaciones en la aceleración, obstaculizando las mejoras en la calidad de la superficie. El artículo presenta un método de suavizado de esquinas de trayectorias de herramientas de cinco ejes basado en el espacio de movimiento maestro-esclavo (SMM), con el objetivo de minimizar las fluctuaciones de curvatura en el mecanizado de cinco ejes y mejorar la calidad de la superficie. Se introduce el concepto de espacio de movimiento en el movimiento cooperativo maestro-esclavo, donde la posición de la punta de la herramienta y la orientación de la herramienta se desacoplan en una trayectoria de movimiento principal y dos trayectorias de espacio de movimiento maestro-esclavo. Al derivar las condiciones de monotonía de curvatura de una spline dual de Bézier, se construye en tiempo real una curva de suavizado de esquina de punta de herramienta continua en G2 con fluctuaciones de curvatura mínimas. Posteriormente, utilizando el SMM y la spline dual de Bézier asimétrica, se establece una relación de sincronización continua de alto orden entre la posición de la punta de la herramienta y la orientación de la herramienta. Las pruebas de simulación y los experimentos de mecanizado muestran que con nuestro algoritmo de suavizado, los valores máximos de aceleración para cada eje se redujeron en un 21.05%, mientras que el golpe se redujo en un 22.31%. Estos resultados indican que el suavizado de trayectorias reduce significativamente las vibraciones mecánicas y mejora la calidad de la superficie.