三轴数控铣床切削力引起的误差综合运动学建模

使用齐次坐标变换的方法建立了三轴数控铣床的切削力误差综合数学模型。首先基于三轴数控铣床的结构分析对切削力误差元素进行识别,然后在机床各运动部件上建立一系列坐标系并推导出各相邻坐标系间的齐次坐标变换矩阵,最后根据切削加工中刀具切削点与工件正被切削点在基坐标系中的坐标值相同列出等式,推导出切削力误差综合模型。该模型包含30个对机床加工精度影响较大的切削力误差元素,适用于计算误差补偿时的补偿量。
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大型双柱立车误差建模及分析

针对某工厂大型双柱立车,采用多体系统运动学理论描述其结构关系,以齐次坐标变换法推导误差综合运动学数学模型,同时给出了机床误差总体矢量图.该数学模型可包含机床各运动轴的几何误差、热误差以及切削力导致的多项误差元素.利用误差综合模型,并通过对各项误差元素求偏导数,分析和比较了误差元素对加工误差的影响程度和作用方式.模型的建立和误差元素分析为机床实施误差补偿以提高加工精度,以及设计合理测量系统以实时监测机床工作状态,提供了理论依据.     

五轴数控滚齿机切削力误差综合运动学建模

根据数控滚齿机运动的实际情况,分析了机床运动副的运动学原理,利用齐次坐标变换对一台包含3个移动轴和3个转动轴的四联动数控滚齿机建立了切削力误差综合数学模型.该分析方法可为其他类型的多轴数控机床误差综合建模及补偿提供理论参考.     

铣削加工力-位误差的综合建模与补偿

基于铣削加工特点,建立铣削加工过程中的力-位综合误差模型,并基于原点偏移法建立了力-位综合误差在线补偿系统。根据铣削过程中的剪切和犁切机制,建立刀具微元切削力模型,通过积分得到切削力模型。依据变形理论,提出刀具及工件的切削力所致误差模型,并结合机床几何误差模型,利用齐次坐标变换,建立力-位综合误差模型。基于Fanuc数控系统的原点偏置功能开发误差在线补偿系统,实现力-位综合误差的在线补偿。利用立式加工中心对工件进行铣削加工实验,并对无误差补偿、仅补偿机床几何误差、仅补偿切削力所致变形误差、补偿力-位综合误差四种加工方式的加工精度进行对比,结果表明,力-位综合误差补偿的加工精度大大优于各单项误差补偿及无补偿的加工精度。     

5轴数控机床装配误差补偿的实际逆向运动学

为消除机床装配误差对加工精度的影响,以一种回转/摆头型5轴数控机床为研究对象,建立基于齐次坐标变换矩阵的装配误差模型,通过实际逆向解耦运算方法推导了误差补偿后的数字控制代码解析表达式,确定消除装配误差影响的NC代码与刀位数据之间的映射关系。在此基础上,通过代数运算即可获得修正后的数控代码。与现有补偿方法相比,补偿过程计算简单、方便,补偿效率更高,对5轴机床实时误差补偿的研究具有参考价值。以叶轮加工为例,进行了仿真切削。补偿前后结果表明,所提方法误差补偿效果明显,能够显著消除装配误差对加工精度的影响。     

Phoenix Ⅱ干切数控铣齿机端面滚齿法数控加工模型

针对当前螺旋锥齿轮干切削机理认识不足而导致不能利用数控机床的干切削功能,设备的先进性得不到充分发挥的情况,分析了螺旋锥齿轮干切削机床--PhoenixⅡ数控铣齿机的结构模型并建立了2种机床的坐标系;在保持2种机床坐标系中刀具与工件具有相同的相对运动方向与相对位置的前提下,基于空间坐标变换原理,研究推导了Phoenix Ⅱ数控铣齿机端面滚齿法的数控加工模型.该数控加工模型是一种完全等效、无转换误差的显式转换模型.最后发,通过实例计算得到了Phoenix Ⅱ600HC数控铣齿机各个数控轴加工时的瞬时位置.     

平面二次包络四轴四联动数控磨床加工原理及实验研究

分析了平面二次包络四轴四联动数控磨床的加工原理,根据该原理及磨床结构建立了坐标系,推导出了各个相对坐标系间的齐次坐标变换矩阵,创建了理论状态下的数控加工数学模型,并采用基于CDK6150数控车床改造的平面二次包络四轴四联动数控磨床进行切削实验,设置平面二次包络蜗杆参数,编写数控加工程序,验证了其加工原理的正确性.     

数控插齿机的误差建模与误差补偿解耦

为提高数控插齿加工精度,需对其误差进行补偿。通过分析插齿机床的运动特点,建立了插齿机运动模型;基于机床误差运动学原理,推导出用齐次变换矩阵描述的刀具相对于工件的误差模型;基于小误差补偿运动假设和微分变换原理,对各轴运动副的误差补偿量与刀具相对于工件的位置及方向误差模型间存在的耦合关系进行了解耦,获得了影响插齿加工精度的各运动副位置或方向误差补偿量。     

双转台五轴数控机床误差实时补偿

以双转台五轴数控机床为对象,建立各移动轴和旋转轴运动的数学模型,以工件坐标系为基础坐标系,应用齐次坐标系变换理论,推导任一时刻各轴运动在工件坐标系中的位置误差数学表达式.针对五轴机床的移动轴和旋转轴同时运动存在耦合的情况,提出一种分步实施的解耦补偿方法,即在实施误差补偿时首先进行姿态误差补偿,通过旋转轴的旋转运动将工件的实际姿态调整到与理想姿态相同,然后通过移动轴的平移运动进行位置误差补偿,并相应建立五轴机床误差补偿数学模型.通过仿真分析和对曲面零件的实时补偿加工试验,明显提高加工精度,并有效避免直接进行补偿加工过程中可能带来的运动干涉情况,从而验证该五轴机床误差补偿数学模型及其实时补偿的可行性和有效性.     

五轴数控机床综合误差补偿解耦研究

五轴数控机床具有3个移动副和2个转动副,能对复杂曲面实现高精度加工,然而其误差补偿运动却比较复杂,因为其各运动副的误差补偿运动量与刀具和工件间的误差值(位置及方向误差)间存在一定的耦合关系。通过分析五轴机床的运动特点,用齐次坐标变换的方法建立了各运动副坐标系间的变换矩阵。基于小误差补偿运动假设,分析了误差运动和补偿运动间的相互关系,对五轴机床各运动副的位置及方向误差补偿运动进行了解耦,建立了可以进行空间五个误差补偿量计算的数学模型,为五轴机床的误差实时补偿提供了理论基础。