基于随动控制的蜗杆检测系统设计（英文）

提出一种基于随动预定位技术的环面蜗杆检测方法,通过建立蜗杆运动与测头运动的对应关系的理论模型,以每个采样点测量的蜗杆实际运动坐标映射下一采样点的测头坐标,再采用时间细分技术的高精度运动控制将测头提前定位到下一采样点,从而实现环面蜗杆加工误差的在线随动测量、特定喉部半径下的实际空间螺旋线测量。通过不同喉部半径下的多条螺旋线构建出环面蜗杆的实际轮廓面形,再与理论模型比对后获得相应的加工误差,根据这种方法设计了上、下位机组成的检测系统。     

新型环面蜗杆成形法加工的分析与验证

新型环面蜗杆副是一种改进的传动形式,基于成形法加工,提出蜗杆廓面加工误差的评定方法,验证实际加工的可行性.利用三坐标测量机的接触式测量方法获得蜗杆廓面上离散点的坐标值,经测头半径补偿、坐标系转换将实际测点和理论测点进行匹配,借助双三次B样条曲面拟合获得实际加工的环面蜗杆廓面,采用法向误差法获得了蜗杆的齿形误差图,并分析了该误差对啮合点的影响.结果表明齿形误差小于0.0021mm,且实际齿形误差图和理论齿形误差图的变化趋势一致,实际啮合点符合设计要求,从而验证了加工方法的正确性.     

平面包络环面蜗杆精度的非接触光电检测方法

目前,对平面包络环面蜗杆通常采用传统的接触式测量方法,该方法的测量精度不高,容易造成测量元件和被测齿面的磨损或划伤.为了提高平面包络环面蜗杆的精度,根据其成形原理提出了基于CCD的平面包络环面蜗杆精度的非接触光电测量的检测方法,通过对实测螺旋齿面方程和理论螺旋齿面方程的比较得到平面包络环面蜗杆的制造误差.     

七轴四联动数控环面蜗杆磨床的研制

环面蜗杆加工的低精度和低效率问题,成为制约环面蜗杆发展的主要因素。针对精密磨削平面包络环面蜗杆和锥面包络环面蜗杆,运用虚拟中心距加工原理,研发了七轴四联动数控环面蜗杆磨床。工件在机床上只需一次装夹即可自动完成左右齿面的磨削。操作者不需要手动编程,只需在磨削软件中输入工件参数,即可自动生成加工程序。在研制的数控环面蜗杆磨床上进行平面包络环面蜗杆的试切实验,结果表明研制方案可行、精度可达预期要求。     

基于Cortex-M4的环面蜗杆检测仪的全闭环控制系统

针对环面蜗杆检测仪系统控制及定位精度的需要,采用Cortex M4作为主控制器,控制步进电机驱动载物台运动,步进电机采用闭环控制。光栅尺实时检测XYZ导轨的位置信息,并把光栅信号作为反馈信号,构成闭环运动控制系统,实现坐标系中XYZ轴的运动和时栅转台旋转的高精度定位。步进电机的驱动采用软硬件细分方法,克服了步进电机爬行和丢步现象。实验表明：该系统采用全闭环控制、步进电机软硬件细分方法,实现了三坐标轴±2 μm 的精密定位,保证了环面蜗杆检测仪的准确测量。     

基于Excel和Pro/E的平面二次包络环面蜗杆造型

本文主要介绍了利用Excel求解方程组,并通过Mtalab数值处理方法对其准确性进行验证,再将获得的三维坐标点导入Pro/E获得平面二次包络环面蜗杆三维模型的方法。该方法充分应用了Excel无需大量数据编程即可求解方程组的优点,以及Pro/E易于掌握的的曲面处理和实体造型的功能,使平面二次包络环面蜗杆的建模更快捷、简便。     

直廓环面蜗杆的点轨迹数控成型方法及编程原理

采用传统方法加工直廓环面蜗杆时,必须采用较复杂的专用机床和回转工作台附件,其应用受到限制.提出一种加工直廓环面蜗杆点轨迹成型的新方法.该方法在通用的三轴联动数控车床上,利用车刀刀尖沿插补圆轨迹切削,一次往返后进刀,只要保证刀尖进刀方向线始终与啮合蜗轮基圆相切,则可替代由直线刀刃实现的直廓环面蜗杆的传统方法,不需特殊设备.实验证明:这种方法正确可靠,操作调整简单灵活,加工范围大,特别适于推广使用.     

四轴联动数控环面蜗杆磨床关键几何尺寸研究

环面蜗杆四轴联动加工技术的出现对加工设备的结构形式提出了新的要求。基于四轴联动环面蜗杆数控磨床的研发和试验,介绍机床设计中的关键几何尺寸和运动参数,较为详细地分析了磨头回转臂长对编程轨迹和插补转角的影响,分析了磨头回转臂长、加工中心距和传动比对蜗杆径向和蜗杆轴向移动行程的影响。这些通过多年生产实践考验的参数有重要的参考意义。     

基于随动控制系统的齿轮螺旋线拟合方法的研究

根据螺旋线的形成原理,以被测齿轮的螺旋线偏差为研究对象,以随动控制系统作为测量齿轮螺旋线偏差的控制方式,利用其实时跟踪测量的特点,建立被测齿轮实际螺旋线的分析模型,对其跟踪轨迹进行螺旋线拟合,以验证分析模型的准确性.实验结果表明:采用该方法能够在简化系统运动控制方式和结构情况下,有效测量齿轮螺旋线误差.     

直廓环面蜗杆齿面直线性磨削方法的研究

直廓环面蜗杆的基本特征是其齿形在轴截面内为一条直线，因此在保证加工时不破坏这一基本特征，是衡量磨削加工方法是否可行的重要准则。本文结合工厂实际加工工艺，提出了用小圆柱面砂轮磨削直廓环面蜗杆的新方法，建立了数学模型。用计算机计算具体实例，精确的计算出其轴截面齿形；从理论上证明了这种磨削方法能保证蜗杆齿面轴截面齿形的直线性。     

基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型

针对多轴联动数控机床加工精度误差补偿问题,从分析数控机床误差产生机制和建立精度误差补偿模型的角度,提出基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型。分析B-A摆头五轴龙门数控机床的拓扑结构关系、低序体阵列、各典型体坐标变换,推导出B-A摆头五轴龙门数控机床的精度几何误差预测函数模型。采用平动轴十二线法误差参数辨识算法,计算出B-A摆头五轴数控机床21项空间几何误差,为精度几何误差预测函数提供有效的误差参数。该精度误差参数建模方法,对不同结构和运动关系的数控机床具有通用性,为后续数控机床误差动态实时补偿提高切削加工精度提供了理论基础。     

5-Axis adaptive flank milling of flexible thin-walled parts based on the on-machine measurement

Deformation of the part and cutter caused by cutting forces immediately affects the dimensional accuracy of manufactured parts. This paper presents an integrated machining deviation compensation strategy based on on-machine measurement (OMM) inspection system. Previous research attempts on this topic deal with deformation compensation in machining of geometries in 3-axis machine tools only. This paper is the first time that concerned with 5-axis flank milling of flexible thin-walled parts. To capture the machined surface precision dimensions, OMM with a touch-trigger probe installed on machine׳s spindle is utilized. Probe path is planned to obtain the coordinate of the sampling points on machined surface. The machined surface can then be reconstructed. Meanwhile, the cutter׳s envelope surface is calculated based on nominal cutter location source file (CLSF). Subsequently, the machining error caused by part and cutter deflection is calibrated by comparing the deviation between the machined surface and the envelope surface. An iteration toolpath compensation algorithm is designed to decrease machining errors and avoid unwanted interference by modifying the toolpath. Experiment of machining the impeller blade is carried out to validate the methodology developed in this paper. The results demonstrate the effectiveness of the proposed method in machining error compensation.     

加工中心几何误差建模分析与误差补偿策略

运用齐次坐标变换原理和刚体假设，建立了加工中心从刀点到工作台的总体误差传递矩阵，推导出了通用的加工中心几何误差计算模型；用此模型对TH6350卧式加工中心进行了几何误差计算，并对误差模型进行了校验和分析，提出了基于PC机的加工中心误差补偿策略。     

弧齿锥齿轮齿顶倒棱锥形砂轮加工方法研究

为了实现弧齿锥齿轮齿顶倒棱高效加工,提出一种基于锥形砂轮的倒棱方法。建立弧齿锥齿轮和锥形砂轮的实体模型,以砂轮沿垂直于面锥方向切入最大深度为原则,采用实体接触分析方法,确定砂轮与齿轮的空间运动关系。基于空间运动关系完成倒棱仿真加工,仿真结果表明:该方法可同时加工两侧齿顶,加工效率较高且在通用五轴加工中心上即可实现。为了评价倒棱效果,提出一种倒棱效果的定量测量方法,在倒棱仿真模型上选定的多个测量位置,测量倒棱效果并与理论模型进行比较,依据比较结果可确定砂轮锥角的优化值。     

"Zx-Tx"类蜗轮的当量参数计算与建模

以渐开线蜗轮为例,依据空间几何关系,首次给出了蜗轮三维螺旋扫掠路径与螺距的当量解析式.并利用MDT6.0二次开发功能,提出了一种简捷实用,又真实反映蜗轮运动型面的参数化实体建模的方法.该方法精度高(理论值),能解决圆柱蜗杆传动中"Zx"系列的蜗轮造型,还能进一步扩展解决环面蜗杆传动中"Tx"系列的蜗轮造型;能避免繁琐的数学运算,为数控加工提供了精确的坐标参数,也为各类复杂的蜗轮蜗杆传动的虚拟设计和研究奠定了良好的基础.     

提高轮廓加工误差联机检测精度的研究

在数控机床或加工中心上采用联机检测轮廓加工误差的方法，不用价格昂贵的坐标测量机，具有简单、省时、经济的特点。文章分析了数控机床或加工中心的直线运动误差对联机检测轮廓加工误差精度的影响，并测量出了加工中心的几何运动误差，提出了消除机床几何运动误差影响，提高轮廓加工误差联机检测精度的方法。实验结果表明，所采用的方法可以明显提高轮廓加工误差联机检测精度。     

数控系统圆形工件智能测心定位研究

为解决数控机床钢环套装圆形工件定位精度问题,对圆形工件测量定位进行研究,从而保证套装精度。采用计算机仿真软件分析并确定圆形工件内部有效测量点分布位置,建立几何模型,选取测量方式。通过实验对仿真结果以及几何模型进行验证,利用数字测量探头配合数控系统计算工件圆心坐标。与理论圆心坐标相比,测量圆心坐标误差小于0.2 mm,满足测量位置定位标准和套装要求,所建模型具有较好的稳定性。圆形工件智能测心定位的研究,为特殊环境下工件的定位提供了参考。     

基于面结构光投影法的刀具轮廓尺寸非接触测量技术研究

针对刀具的几何形状和轮廓尺寸对刀具的使用寿命和产品的加工质量有直接影响,提出采用面结构光投影法对刀具轮廓尺寸进行非接触测量,该方法不仅可以准确获得刀具轮廓的深度信息,同时能直观反映出刀具表面本身有无缺陷。文中开展了面结构光投影法的测量原理、测量系统的数学模型以及刀具点云拼接方法的研究,给出了刀具转台坐标系与摄像机成像坐标系间的转换关系。以通用的麻花钻头为例进行实际测量,实验结果表明:该方法可以很好地获取钻头的几何形状及轮廓尺寸,其测量误差在0.07 mm左右,可行性较高。     

数控车床几何误差建模与应用

以多体系统理论为基础结合齐次坐标变换原理,以i5T5.2型数控车床为例,分析其组成部件及拓扑结构,通过Matlab软件编写程序建立了该型车床的几何误差模型。通过计算机快速准确地对误差模型进行分析,并将分析结果以统计图的形式显示,便于发现误差分布规律及误差作用规律。通过机床实际加工棒料测得加工误差并与机床误差建模分析结果对比,较好地验证了模型的正确性。在后续实际加工中应用误差建模分析数据进行误差补偿,有效地提高了该型机床的加工精度。