基于四轴联动摆线齿锥齿轮切齿加工及试验验证

分析了摆线齿锥齿轮的加工原理,介绍了五轴四联动摆线齿锥齿轮数控机床的工作方式和特点,提出了基于四轴联动加工摆线齿锥齿轮的可行性并做了分析。通过分析五轴四联动数控机床与传统机械式机床数学模型的区别,为两种机床的加工方式做了等效转换,得到了在五轴四联动数控机床上加工出摆线齿锥齿轮的齿面方程。分析了机床各个联动轴的实时运动坐标关系,得到任意时刻各个联动轴在五轴四联动数控机床上的坐标。通过切齿加工和滚检试验,得到了较为理想的接触区。验证了基于四轴联动加工摆线齿锥齿轮理论的正确性,并为国内弧齿锥齿轮加工设备的自主研发提供了理论支持。     

五轴机床机构运动精度的可靠性分析

五轴联动加工中心是数控机床的高端产品。运动精度是评价机构质量的重要考核指标。以往机床机构运动精度分析中,往往不考虑输入误差的随机性,造成评价结果不准确。应用齐次坐标变换,推导了一种2R3T型五轴机床的运动学方程。基于多体系统理论,建立了机床的误差模型。考虑输入误差的随机性,推导了机构运动精度可靠性计算模型。机床机构运动可靠性分析为提高机床加工精度和使用寿命提供了一定的理论参考意义。     

大力神杯五轴刀路编制与机床后处理控制研究

使用UG NX4.0五轴加工功能编制出零件的五轴加工程序。在结合五轴机床运动结构和各轴行程参数基础上分析了双转台五轴机床后处理基本算法,使用UG NX4.0/Post Build建立与之相匹配的五轴联动加工后处理,经实际加工验证该方法正确有效可为同类型零件加工和五轴后处理开发提供参考。     

雕塑曲面体混流式叶片的多轴联动数控加工编程技术

转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件,也是最难加工的零件,目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。本文介绍混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究,开发实现了大型叶片的多轴联动加工。     

大型水轮机叶片的多轴联动数控加工编程技术

转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件，也是最难加工的零件，目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。介绍了大型水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到的转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究，开发实现了大型叶片的多轴联动加工。     

多轴联动机床A/C转轴镗铣头结构

随着数控技术的发展、可靠性的提高和价格的下降,近年来多轴联动机床的技术、品种和功能价格比有很大的提高。由于用多轴联动加工已不再过于昂贵,加之原先用数个零件拼装的组件已设计成单个整件,用多轴联动机床加工也促进了多轴联动机床的发展。多轴联动是加工航空、航天发动机     

基于UG的五轴联动数控加工技术在吹塑模具的应用

五轴联动加工应用越来越广泛,但编程和操作都较复杂。针对饮料瓶吹塑模具的结构参数以及模具的加工精度相关要求,提出在粗、半精与精加工时的多轴加工工艺策略。然后,阐述某一型号的五轴联动机床的后置处理时应进行机床坐标系关系分析,通过机床控制系统生成不同数控程序。最后,对该机床专用后置处理器的开发过程进行详细分析,生成机床所需的NC代码,可实现吹塑模具的加工质量、精度、加工效率大大提高。     

VERICUT五轴联动数控机床模型建立及加工仿真

分析了德马吉DMU50五轴联动数控机床的坐标系及运动特点,通过UG的CAD模块建立该机床和被加工工件的虚拟模型并输出各组件的STL模型,把各组件导入VERICUT中,完成机床在VERICUT中的虚拟建模。对建立好的虚拟机床模型进行设置,对后处理程序生成的五轴加工程序进行仿真验证,证明了后处理程序的正确性。     

六轴义齿加工机床线性插补实现及误差分析

多轴控制技术是六轴义齿加工机床的关键技术,由于现有六轴义齿加工机床结构的特殊性,一般机床多轴控制技术的数控算法很难得到直接应用.基于现有机床的固有结构,通过结合齐次变换,提出了一种新的数控算法,实现了直线轴和圆弧轴的两轴联动.并根据其特殊的加工轨迹,分析了其联动插补运动过程中的误差.结合使用MATLAB工具进行数据运算,得出了对任意一条二维平面上的函数,插补过程中的运动控制参数及其单位加工周期过程中的误差.     

数控线切割多轴加工工艺研究

以多轴联动切削在数控线切割机床上的应用展开论述,对企业中存在大量多齿回转类工件加工,从原来的铣削加工,改用具有回转加工功能的数控线切割进行加工,并进行了实例编程和工艺分析,使加工效率大大提高。再结合锥度工件的线切割加工工艺,以及四轴半联动线切割锥齿轮的加工原理,主要演绎了数控回转轴在线切割机床上的应用及编程方法,为线切割机床拓宽加工工艺范围,提高加工效率和加工速度提供了有效途径。     

基于通用运动模型的五轴机床后置处理

在分析各种五轴数控机床结构的基础上,运用机构学理论建立一种通用的五轴机床机构学模型。利用齐次坐标变换矩阵和正向运动学分析得到通用五轴机床结构的形状创成函数,通过对形状创成函数进行逆向运动学分析得到五轴数控数据完整的表达式,实现了各种配置类型的正交和非正交五轴机床数控数据的通用表达和不同类型五轴机床之间数控数据的相互转换,提高了数控代码的通用性和可移植性。最后基于通用模型,使用C++和QT开发出了一种五轴机床通用后置处理程序,并通过VERICUT仿真软件和实际加工验证了所开发的后置处理的可行性和高效性。     

Developing a postprocessor for three types of five-axis machine tools

This paper presents a postprocessor capable of converting cutter location (CL) data to machine control data for three typical five-axis machine tools to establish an interface between computer-aided manufacturing (CAM) systems and numerically controlled (NC) machines. The analytical equations for NC data are obtained using the homogeneous coordinate transformation matrix and inverse kinematics. In addition, the developed postprocessor method is implemented through a trial-cut on a five-axis machine and verified on the coordinate measurement machine. Experimental results confirmed the effectiveness of the proposed postprocessor method which can be used to integrate the various five-axis machine tools employed in manufacturing systems.     

面向零件族多面斜孔设计加工中关键技术研究

以网架球为研究对象,分析族类零件多面斜孔的设计加工难点,提出一种平面形体的表达方法;利用Pro/E族表技术实现零件族的快速3D建模;通过旋转工件解决刀轴垂直于斜面的难题,在三轴和四轴数控机床上实现了斜孔的加工;利用邮件合并,快速生成数控加工程序[1],最终利用五轴数控机床,高效地完成了批量多面斜孔的数控加工。     

基于CAN总线的数控机床网络化研究

介绍数控机床组网方式和基于CAN总线的数控机床网络，给出了网络通讯结构和硬件方案、系统软件设计。     

双转台五轴机床空间误差补偿技术研究

几何误差、热误差和切削力误差占到了机床总误差的75%,对这3项误差进行控制是提高机床加工精度的关键所在。以双转台五轴机床的空间误差作为研究对象,通过对加工位置、主要热源及电动机电流等相关因素进行分析,确定空间误差建模所需的位移变量、温度变量和切削力变量。以现有的多种误差建模方法为基础,通过对信息融合技术进行研究,提出一种机床空间误差的多模型融合预测方法,建立综合反映几何误差、热误差和切削力误差的最优空间误差模型。最后以DSP为核心,设计空间误差补偿器,实施空间误差补偿,验证补偿效果。结果显示,建立的模型预测精度较高,残差小于2μm,而实施空间误差补偿后,加工零件的轮廓误差也由15μm降到了5μm,补偿效果明显。     

基于VERICUT的五轴数控加工仿真与优化

虚拟加工平台的构建、数控加工程序的正确性验证及加工过程的仿真与优化及是五轴数控机床实现高效加工的重要基础技术。基于VERICUT数控加工仿真与优化平台,以非正交五轴数控机床DMC70ev为研究对象,构建了数控加工仿真平台;以曲面加工为例,建立了基于恒定体积去除率和恒定切屑厚度的优化设计数学模型,进行了刀位轨迹的优化。应用表明:研究成果实现了五轴数控加工过程仿真及数控加工程序的正确性验证,减少了刀具磨损,提高了加工效率与加工质量,可以较好地提升企业数控加工技术的应用水平、应用质量,推动现代制造技术的发展。     

基于机床运动模型的走刀步长计算方法

为提高五坐标数控加工刀具轨迹生成的精度和切削效率,通过特定机床结构运动建模,对自由曲面刀具轨迹规划中的走刀步长计算方法进行研究。针对刀具摆动与工作台转动类型的非正交结构五坐标机床,在建立机床运动传递关系的基础上,实现任意刀轴方位的机床各轴运动坐标分解,构建机床运动模型。基于此,分析切削误差产生机理,推导出非正交结构的机床实际运动误差估计公式。利用切削误差对比关系,迭代计算满足精度要求的最大走刀步长。算例表明,在相同的允许误差条件下,本文算法较之传统变步长方法,最大误差降低了37.01%,而平均步长相对于等步长方法,增加了8.91%,说明基于机床运动模型的走刀步长计算方法能够有效控制切削误差,并提高自由曲面五坐标加工的刀具轨迹质量。     

Postprocessor development of a five-axis machine tool with nutating head and table configuration

The postprocessor is an important interface that transforms cutter location data into machine control data, and in a five-axis machine tool is highly complex because the simultaneous linear and rotary motions occur. Since most works of the five-axis postprocessor method have dealt only with the orthogonal machine tool’s configuration, this study presents a postprocessor scheme for two types of five-axis machine tools, each with a nutating head and a table whose rotational axes are in an inclined plane. The benefit of such a configuration is that it allows switching from vertical to horizontal machining by a single machine. The general analytical equations of NC data are obtained from the forward and inverse kinematics and the homogeneous coordinate transformation matrix. The linearization algorithm for the postprocessor is developed to ensure the machining accuracy. The presented algorithm is implemented using a window-based five-axis postprocessor with nutating axes, and programmed in Borland C++ Builder and OpenGL. A simulation is performed using solid cutting software and a trial-cut experiment was conducted on a five-axis machine tool with a nutating table to elucidate the accuracy of the proposed scheme.     

机械制造业数控机床几何误差自动控制

为了降低数控机床几何误差,提升加工精度,提出机械制造业数控机床几何误差自动控制方法。通过激光跟踪仪辨识机械制造业数控机床的几何误差,采用快速定位补偿算法与圆弧插补补偿算法相结合的方法补偿数控机床几何误差。利用计算机辅助制造软件生成刀位文件,依据刀位文件生成数控机床加工程序,通过补偿控制器生成数控机床各轴运动的控制指令,数控机床伺服系统接收控制指令后,自动控制数控机床各轴运动,以达到数控机床几何误差自动控制的目的。实验结果表明,采用该方法自动控制数控机床几何误差后,方向与角度的几何误差分别低于0.03 mm与0.1°,实际应用效果较好。     

Tool path optimization in postprocessor of five-axis machine tools

Generally, tool path is generated in a computer-aided manufacturing software considering only the geometry of machining parts. It is converted into numerical control (NC) codes in the postprocessor based on the particular machine kinematics. For some special types of five-axis machine tools, e.g., non-orthogonal five-axis machine tools, the generated NC codes may produce unqualified parts because of the existence of the non-linear error. Conventional commercialized postprocessors usually do not have the function of non-linear error checking. Observing that the tool path is a non-smooth trajectory full of corners and a series of connected line segments, cubic spline interpolation is applied to smooth the tool path at regular points in this study. The cutter tip center points are computed by the cubic spine interpolation, while the cutter posture vectors are obtained via linear interpolation. At the splines (for regular points) and the line segments (feature points), more points are chosen to be converted into NC codes to reduce the non-linear error, which is called data densification. Using the cubic spline to smooth the tool path and the data densification to reduce the non-linear error, a novel tool path optimization algorithm in postprocessor is proposed. Experiments were carried out on an inclined rotary spindle axis non-orthogonal five-axis machine tool. It shows that the proposed tool path optimization provides improved accuracy and surface quality.