五轴混联机床运动学和动力学仿真

   
3、混联机床运动学和动力学仿真
   
　　混联机床运动学和动力学位真，就是万尖按照某种切削路径运动，计算各构件的速度.加速度相受力情况，检查各机构的相对运动状态，是否发生干涉，考察和评价系统的速度和动力特性。
   
　　在仿真三杆速度和驱动力时，铣削加工可分为两种情况:第一种是空载，根据机床刀具以最大速度为0.5 m/s 和加速度运动为1g时，测得三杆最大速度和驱运动力;第二种是刀具匀速进结v = 0. 4 m/s ，同时受到铣削力的作用。铣刀选择立铣刀，工件材料:碳锅，根据经验公式F_z = 9. 8C_Fz a^0.86 a_f^0.72 d₀^-0.86 α_pZ = 9. 8 *65.2 *3. 15^0.86 *0. 1^0.72 *63^-0.86 x 15 x6 =1076.75 N 。经过计算和仿真可知第一种的驱动力大于第二种驱动力，所以研究第一种情况是有重要参考价值的。现在以第一种情况进行仿真，图2 是刀具的最大速度(0.5 m/s) 和加速度(1 g) 是以正弦和余弦曲线进给。在ADAMS 中给定位移运动方程以刀具沿X 方向运动为倒，道有设置如下:
   
　　TraX: disp( time) =α-25cos( 19. 8time) ;
　　TraY: disp ( time) = b + 0 o time;    
　　TraZ : disp ( time)=c +0 o time;
   
　　其中(α ， b ， c) 是刀尖点坐标。
   
　　在进行运动学和动力学仿真时，刀具在不同的位置和进给方向，各个杆都会产生不同的速度和驱动力。

    
　　机床在极限条件下进行进给，并使刀具走遍工作空间内的所有点，各杆件速度和驱动力的最大值，就是所需的最大速度和驱动力。工作空间(400， 400， 400) 如图3所示，单位mm 。

　　工作空间搜索具体方法如下:第一步:初设置刀尖点1 坐标(200 ， 200 ， -200) ，从1 点分别沿±X ， ±Y ，±Z 六个方向平移，在ADAMS 软件的后置处理中记录各杆件速度和驱动力，如图4 和图5 所示，然后比较其大小，找到此点的最大值:第二步:改变刀尖点坐标，增量~X=~Y=~Z =10 mm ，重复第一步方法，直到刀尖点坐标移到点5 ( -200 ，+200 ， 200)位置上。第三步:统计工作空间内刀尖坐标变化后的所有测盘值，找到空间内每个杆件上速度和驱动力最大值，以及速度与驱动力乘积的最大值。经过ADAMS/Measure 测得刀具沿±Y 方向运动时，杆L2在点1 速度最大;杆L1在点2 速度最大:刀具沿+Z 方向运动时，杆L2在点3速度最大;如图6 所示。刀具沿+Z 方向运动时，杆L1在工作空间点2 驱动力最大;杆L1在点1 聪动力最大;杆L3在点4 驱动力最大。如图7 所示。

    
    通过仿真结果获得各杆件最大速度和最大驱动力的值。