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3.3非線性運動誤差校驗

在前置刀位軌跡計算時，是使用離散直線來擬合工件的外形輪廓。在加工過程中，只有當刀位點的實際運動為直線時才會與編程精度相符合[27]。而在進行多坐標加工時，由于旋轉運動是非線性的，由機床各運動軸線組合成的實際刀位運動會嚴重偏離編程直線。因此，應對該誤差進行校驗，若超過允許誤差時應作必要的修正。

*非線性誤差的定義：五軸數控加工的的刀具軌跡在理論上是由刀具與加工表面的嚙合關系所確定的一個連續函數，而實際加工中的刀具運動方式為線性插補運動，連續光滑軌跡只能用一系列的小直線段進行離散逼近，通過線性插補來近似包絡成型，這樣刀具運動的包絡面與加工表面之間就存在一定的逼近誤差，這種由離散線性運動代替理想刀具軌跡所引起的加工誤差是非線性誤差[28]。

*非線性誤差控制策略

目前減小非線性誤差的方法主要有切觸點偏置法、線性化法和自適應線性化法三種。

1. 刀具切觸點偏置法。該方法通過將刀具沿切觸點的法向方向偏置一定的距離，改變誤差的分布，消除過切和欠切量。該方法不能保證改變后的誤差是在給定的誤差范圍內，無法精確控制誤差。這種方法在封閉式數控系統廣泛使用的時期，曾經作為一種不得己而采用的措施。

2. 線性加密法。是將所有插補線段線性分割，對走刀步數進行加密，減小因走刀步長過大而引起的非線性運動誤差。然而隨著零件的復雜化和多樣化，數控加工代碼的數據量也會越來越大，這種加密方式，會造成加工數據量急劇加大，會對數控系統的譯碼和插補能力造成影響，從而極大地降低數控機床的加工能力。

3. 自適應線性化法。該方法的基本思想是首先判定該非線性誤差是否超過了誤差許用值，如果超過許用值則將原刀位線性分割再折半分割來減小每一步的刀軸矢量變化，直到誤差在許用值范圍內，從而達到減小非線性誤差的目的。采用自適應線性化法即可以保證加工誤差不超過公差范圍。在保證加工精度的前提下，最大限度地發揮了數控機床的加工潛能。

在五軸數控加工時，由于旋轉臺的旋轉運動和刀具頭的擺動影響，使得在計算非線性運動誤差時很難精確估計在實際加工過程中工件與刀具的接觸點，加之刀具位置源文件中只有刀具中心的位置信息以及刀軸的方向矢量信息，沒有對所使用刀具的實際切削點及形狀等相關信息的描述[29]。因此，在五軸數控加工中，無法精確計算具有最大非線性運動誤差的刀位點。工程實際中往往取中點位置處的非線性誤差作為相鄰刀位之間的非線性誤差。因此，首先校核原始刀位文件中相鄰刀位之間的非線性誤差，在超差的程序段中插入新的刀位點。然后再計算對應于該刀位點的機床各運軸的位置（X,Y,Z,A,C), 再次檢驗非線性運動誤差，判斷是否超差，若仍然超差，則繼續按上述過程插入新的刀位點，直到滿足要求為止。

3.4本章小結

本章主要研究后置處理中的相關技術，包括加工中心的坐標換算和運動求解以及非線性誤差校驗，并對與論文涉及到的機床類型進行了理想化的運動學求解，給出了各軸參數的推導公式，對五軸加工中心后置處理的一般步驟做出了歸納，為下一步構建后置處理奠定了基礎。

本文采摘自“五軸加工中心后置處理及仿真技術研究”，因為編輯困難導致有些函數、表格、圖片、內容無法顯示，有需要者可以在網絡中查找相關文章！

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