本发明涉及一种五坐标运动微型机构及其控制方法，属于专用数控机床设备控制。
背景技术：
1、五坐标数控加工机床是一种加工复杂曲面工件的重要设备，机构复杂，价格昂贵，特别是微型的复杂曲面工件的专用加工设备，更是具有很高的技术要求。
2、本发明给出了一种五坐标运动微型机构及其控制方法，分别采用单摆头的a轴旋转刀具运动机构，以及双电机和齿轮啮合的c轴回旋分度机构，再利用普通的龙门机构，可实现五坐标数控加工。水平的y轴运动和垂直的z轴运动，都采用双电机双侧同步控制，有效提高了微型五坐标运动机构的总体刚度，解决了现有技术中存在的左右两侧导轨不同步、精度低等技术问题。
技术实现思路
1、本发明给出了一种五坐标运动微型机构及其控制方法，目的是提供一种全新的微型的复杂曲面工件的专用加工设备及其相关技术。
2、一种五坐标运动微型机构及其控制方法，包括a坐标方向的旋转分度运动，c坐标方向的旋转分度运动，x坐标方向和y坐标方向的水平运动，z坐标方向的垂直运动，x坐标运动为龙门横梁上导轨丝杆的运动，y坐标运动为龙门底部双侧水平导轨丝杆的运动，z轴运动为龙门双侧垂直导轨丝杆的运动，a坐标运动为与所述横梁导轨上滑块相连接的旋转刀具围绕横梁的摆动，c坐标运动为安装在所述y坐标双侧导轨上做y坐标运动的平动滑台上的旋转台的分度转动，所述旋转台的特征在于，2个c轴电机的轴分别与2个具有较小基圆直径的齿轮相连，2个具有较小基圆直径的齿轮分别在双侧与同一个具有较大基圆直径且齿数较多的齿轮啮合，通过同步控制使得2个c轴电机的转速相同，分别从双侧驱动较大基圆直径的齿轮转动，有一圆形金属托板通过中心轴杆支撑，中心轴杆与所述具有较大基圆直径且齿数较多的齿轮的轴孔通过过盈配合连接；所述平动滑台的特征在于，包括双层矩形金属托板，双层金属板的上下板刚性重叠连接，板间留有空隙距离，双层矩形金属托板上下板上分别有相同直径的孔，孔内安装轴承，所述中心轴杆分别与双层金属板上下板上的轴承的内圈配合连接，所述c轴电机也安装于所述平动滑台上；所述y坐标方向运动机构的特征是，包括两个y轴电机，分别是y轴电机1和y轴电机2，y轴电机1的轴直连y轴丝杆1，y轴丝杆1与y轴滑块1相连，y轴电机2的轴直连y轴丝杆2，y轴丝杆2与y轴滑块2相连，y轴滑块1和y轴滑块2分别与所述平动滑台的两侧相连；所述z坐标方向运动机构的特征是，包括两个z轴电机，分别是z轴电机1和z轴电机2，z轴电机1的轴直连z轴丝杆1，z轴丝杆1与z轴滑块1相连，z轴电机2的轴直连z轴丝杆2，z轴丝杆2与z轴滑块2相连，z轴滑块1和z轴滑块2分别与一矩形金属板的两侧相连，此一金属板称为横梁；所述x坐标方向运动机构的特征是，包括x轴电机，x轴电机的轴直连x轴丝杆，x轴丝杆与x轴滑块相连，x轴滑块与所述a轴电机的定子相连。
3、进一步地，所述y坐标运动和z坐标运动，均为双电机同步运动控制，所述同步运动控制包括了运动速度和运动位移的同步。
4、进一步地，所述各个坐标轴驱动电机的控制单元均通过ethercat实时控制总线与五坐标运动控制系统相连接。
5、进一步地，所述五坐标运动控制系统采用x86的工业控制计算机为硬件平台，采用实时的linux操作系统为软件平台。
6、进一步地，所述五坐标运动控制采用两级插补的方式，在所述基于x86的工业控制机完成粗插补运算，在各个电机的系统中完成精插补运算。
7、进一步地，所述五坐标运动控制系统的软件采用分层的模块化结构，包括接口层、数控加工代码预处理层、刀具补偿运算层、运动过程升降速处理层、实时插补运算层。
8、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过上述的五坐标运动微型机构，提供了一种全新的微型复杂曲面工件的加工设备，分别采用单摆头的a轴旋转刀具运动机构，以及双电机和齿轮啮合的c轴回旋分度机构，再利用普通的龙门机构，可实现五坐标数控加工。水平的y轴运动和垂直的z轴运动，都采用双电机双侧同步控制，有效提高了加工机构的总体刚度，解决了现有技术中存在的左右两侧导轨不同步、精度低等技术问题。
1.一种五坐标运动微型机构及其控制方法，包括的a坐标方向的旋转分度运动，c坐标方向的旋转分度运动，x坐标方向和y坐标方向的水平运动，z坐标方向的垂直运动，x坐标运动为龙门横梁上导轨丝杆的运动，y坐标运动为龙门底部双侧水平导轨丝杆的运动，z轴运动为龙门双侧垂直导轨丝杆的运动，a坐标运动为与所述横梁导轨上滑块相连接的旋转刀具围绕横梁的摆动，c坐标运动为安装在所述y坐标双侧导轨上做y坐标运动的平动滑台上的旋转台的分度转动，所述旋转台的特征在于，2个c轴电机的轴分别与2个具有较小基圆直径的齿轮相连，2个具有较小基圆直径的齿轮分别在双侧与同一个具有较大基圆直径且齿数较多的齿轮啮合，通过同步控制使得2个c轴电机的转速相同，分别从双侧驱动较大基圆直径的齿轮转动，有一圆形金属托板通过中心轴杆支撑，中心轴杆与所述具有较大基圆直径且齿数较多的齿轮的轴孔通过过盈配合连接；所述平动滑台的特征在于，包括双层矩形金属托板，双层金属板的上下板刚性重叠连接，板间留有空隙距离，双层矩形金属托板上下板上分别有相同直径的孔，孔内安装轴承，所述中心轴杆分别与双层金属板上下板上的轴承的内圈配合连接，所述c轴电机也安装于所述平动滑台上；所述y坐标方向运动机构的特征是，包括两个y轴电机，分别是y轴电机1和y轴电机2，y轴电机1的轴直连y轴丝杆1，y轴丝杆1与y轴滑块1相连，y轴电机2的轴直连y轴丝杆2，y轴丝杆2与y轴滑块2相连，y轴滑块1和y轴滑块2分别与所述平动滑台的两侧相连；所述z坐标方向运动机构的特征是，包括两个z轴电机，分别是z轴电机1和z轴电机2，z轴电机1的轴直连z轴丝杆1，z轴丝杆1与z轴滑块1相连，z轴电机2的轴直连z轴丝杆2，z轴丝杆2与z轴滑块2相连，z轴滑块1和z轴滑块2分别与一矩形金属板的两侧相连，此一金属板称为横梁；所述x坐标方向运动机构的特征是，包括x轴电机，x轴电机的轴直连x轴丝杆，x轴丝杆与x轴滑块相连，x轴滑块与所述a轴电机的定子相连。
2.根据权利要求1所述的一种五坐标运动的微型机构及其控制方法，其特征在于：所述y坐标运动和z坐标运动，均为双电机同步运动控制，所述同步运动控制包括了运动速度和运动位移的同步。
3.根据权利要求1所述的一种五坐标运动的微型机构及其控制方法，其特征在于：所述各个坐标轴驱动电机的控制单元均通过ethercat实时控制总线与五坐标运动控制系统相连接。
4.根据权利要求1所述的一种五坐标运动的微型机构及其控制方法，其特征在于：所述五坐标运动控制系统采用x86的工业控制计算机为硬件平台，采用实时的linux操作系统为软件平台。
5.根据权利要求1所述的一种五坐标运动的微型机构及其控制方法，其特征在于：所述五坐标运动控制采用两级插补的方式，在所述基于x86的工业控制机完成粗插补运算，在各个电机的系统中完成精插补运算。
6.根据权利要求1所述的一种五坐标运动的微型机构及其控制方法，其特征在于：所述五坐标运动控制系统的软件采用分层的模块化结构，包括接口层、数控加工代码预处理层、刀具补偿运算层、运动过程升降速处理层、实时插补运算层。