Study of Double Rocker Five-axis Machine Tool＇s RTCP Errors Based on the Multi-body Theory

为了提高五轴数控机床的加工精度,对双摆头五轴数控机床RTCP（rotation tool center point）模块的误差进行了分析.以多体系统运动学理论为基础,结合刚体六自由度假设理论,建立了误差分析模型.对旋转运动引起的RTCP刀具中心点误差和刀具矢量误差进行了深入分析,推导出了刀具中心点误差和刀具矢量误差公式,并利用实验室开发的刀具轨迹仿真软件,对理想轨迹和实际轨迹进行了对比分析,验证了理论和方法的正确性.     

五轴数控机床加工叶片的刀具轨迹规划与误差补偿

针对五轴数控机床加工复杂薄壁叶片的要求,分析了刀位点对应的接触点及其曲面法矢量形成的叶片刀具路径轨迹规划,应用沿体对角线快速进行数控机床误差的高效测量,提出了一种分步解耦补偿方法。     

自由曲面五轴数控加工刀具定位研究

本文为五轴数控机床曲面数控加工刀具位置和方向的确定提出了一种新方法。此方法利用局部曲面曲率和刀具几何形状进行分析。基于这些局部属性的匹配来选择最佳刀具轴向以清除加工过切误差或控制误差在指定公差范围内。     

数控机床误差补偿的数控指令修正方法研究

数控机床的加工是通过数控指令来实现的,理想的数控指令可得到理想的刀具轨迹,但在实际加工中,由于运动误差,实际轨迹与理想轨迹有差异,致使这些指令不能得到理想的轨迹.作者结合数控机床各部件间的运动形式,对数控指令修正方法进行了研究,通过对数控指令加以修正,使加工轨迹控制在理想轨迹附近,改善了加工的质量,并以三轴数控机床为对象进行了实验验证,结果证明该修正方法有效的提高了机床加工精度.     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一.本文基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系,提出几何误差的控制方法.基于刀具与工件的五维包络运动分析,对五轴联动加工中影响较大的的非线性误差进行较为严格的计算,提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差.对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析,并提出有效控制几何误差的方法和措施.文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算,已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中,在满足精度要求下,加工叶片的效率有明显的提高,表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差.     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一。作者基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系,提出几何误差的控制方法。基于刀具与工件的五维包络运动分析,对五轴联动加工中影响较大的非线性误差进行较为严格的计算,提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差。对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析,并提出有效控制几何误差的方法和措施。文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算,已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中,在满足精度要求下,加工叶片的效率有明显的提高,表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差。     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一。本文作者基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系 ,提出几何误差的控制方法。基于刀具与工件的五维包络运动分析 ,对五轴联动加工中影响较大的的非线性误差进行较为严格的计算 ,提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差。对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析 ,并提出有效控制几何误差的方法和措施。文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算 ,已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中 ,在满足精度要求下 ,加工叶片的效率有明显的提高 ,表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差。     

五轴数控机床几何误差分析与建模

首先对五轴数控机床几何误差进行分析和描述并画出五轴数控机床拓扑结构图,采用特征变换原理把各运动体间的相互关系用变换矩阵来表示,将各实体间复杂的运动关系抽象为数学矩阵间的关系,得出实际相邻体间4×4阶齐次特征变换矩阵及其与特征之间的相互对应关系,得出五轴数控机床的误差模型表达式.     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一。本文作者基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系，提出几何误差的控制方法。基于刀具与工件的五维包络运动分析，对五轴联动加工中影响较大的的非线性误差进行较为严格的计算，提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差。对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析，并提出有效控制几何误差的方法和措施。文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算，已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中，在满足精度要求下，加工叶片的效率有明显的提高，表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差。     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一。作者基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系，提出几何误差的控制方法。基于刀具与工件的五维包络运动分析，对五轴联动加工中影响较大的非线性误差进行较为严格的计算，提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差。对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析，并提出有效控制几何误差的方法和措施。文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算，已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中，在满足精度要求下，加工叶片的效率有明显的提高，表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差。     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一。本文基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系，提出几何误差的控制方法。基于刀具与工件的五维包络运动分析，对五轴联动加工中影响较大的非线性误差进行较为严格的计算，提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差。对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析，并提出有效控制几何误差的方法和措施。文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算，已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中，在满足精度要求下，加工叶片的效率有明显的提高，表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差。     

基于圆检验的数控机床几何误差辨识

为了准确地辨识出三轴立式数控机床的各项几何误差,通过多体系统理论建立了三轴立式数控机床圆运动轨迹数学模型,分析了数控机床圆检验中典型误差对机床圆运动轨迹的影响机理.考虑多种几何误差对机床圆检验运动轨迹的影响,提出了一种基于最小二乘法和多项式误差模型的几何误差辨识方法,该误差辨识方法可以辨识出三轴立式数控机床的21项几何误差.数值仿真结果表明:该误差辨识方法具有准确性和可行性.     

五轴数控机床运动误差建模与测试技术

针对双轴旋转工作台五轴数控机床,运用齐次变换矩阵建立了机床运动误差模型,并得到了相应的简化模型.为了测量双轴转台五轴数控机床的运动误差,提出一种基于双球杆仪的五轴机床运动误差分离方法.此方法通过控制数控机床的运动,使机床的任意1个旋转轴与2个直线轴构成三轴联动而另外2个轴保持静止,据此设计了6种机床运动轨迹来测量误差.在测量过程中采用双球杆仪来测量主轴与工作台之间的相对距离,将所测特定位置处的长度值代入误差模型即可得出机床的运动误差.该方法大大简化了数学模型的计算和误差分离的整个过程.仿真分析表明:此方法可以精确地分离出五轴数控机床的旋转工作台的所有8个运动误差,是一种非常有效而简便的五轴数控机床运动误差测量方法.     

基于多体理论的五坐标数控机床的热误差建模

基于多体系统理论,针对数控机床加工系统中主轴部分的热误差,首次提出了五轴联动数控机床的热误差模型,并在MAKINO四轴加工中心几何误差参数辨识结果和主轴热误差参数辨识结果的基础上对该模型进行了仿真验证;仿真实验显示该建模方法具有良好的工程应用前景。     

基于二阶矩误差模型的五轴机床精度分配优化设计

在机床精度优化设计过程中,传统精度分配中往往将误差视为常量,而忽略误差的分布情况.针对此问题,在分析传统精度分配方法基础上,提出一种基于二阶矩误差模型的五轴数控机床精度优化设计方法.定义二阶矩阵运算规则,用二阶矩阵表达机床精度指标,建立带分布的五轴数控机床误差模型,应用遗传算法对精度指标进行多目标优化求解,得到Pareto最优解集.以C100P五轴数控机床为例,验证本优化设计方法的可行性.与传统精度分配方法相比,在保证机床精度要求前提下,新方法能够降低机床装配成本.     

机床误差敏感度分析方法

目前精度设计依然停留在以设计人员感官经验设计为主的层面,已开展的误差敏感度分析工作无法对精度设计提供直接的量化指导.针对上述问题,展开了机床误差敏感度分析方法的研究.首先,基于多体系统理论建立了数控机床的空间运动误差模型,同时构造了基于零部件公差的几何误差源参数的预估模型,在此基础上,进一步提出了基于部件运动增量的误差敏感度分析方法.以CA摆头五轴数控铣床为研究对象,以"S"试件为加工对象进行试验验证,利用基于机床部件运动增量的误差敏感度分析方法对五轴加工中心进行误差敏感度分析.结果表明:ε_y(x)、q_6~e、ε_x(x)、q_5~e、θ_C~e、ε_(zx)~(45)这6项误差源参数对应的误差敏感度系数之和为0. 95,其他误差源参数的敏感度系数之和仅为0. 05,因此该方法可以有效地识别出对数控机床加工精度影响较大的关键零部件,为提升数控机床的加工精度奠定了理论基础.     

三维空间刀具半径补偿算法实现

对五坐标数控机床进行按结构分类,根据旋转轴和直线轴运动中产生的非线性误差分析,针对现有的二维刀具补偿原理,利用运动学变换算法推导三维空间的刀具半径补偿公式,并在误差范围内对算法公式进行了结果验证,较好实现了功能,为研究空间刀具半径补偿技术提供了一种新的手段。     

旋转角度优化下的五轴数控机床后置处理算法

针对五轴数控机床（CNC）在运行过程中旋转轴角度偏移较大会影响刀具路径控制的问题,提出了旋转角度优化下的五轴数控机床后置处理算法。该算法首先对机床基本结构展开具体分析,使用Hausdoff距离获取机床实际加工曲面与差值曲面之间的匹配误差,并通过误差补偿方法对获取的误差实施补偿处理,依据处理结果完成机床旋转轴角度优化;然后,基于优化结果建立机床坐标系统,通过坐标的变换结果开发机床后置处理器并集成至相关软件中,实现机床的后置处理。实验结果表明,使用本文算法进行机床后置处理时效果较好。     

五轴CNC系统中有效降低非线性误差的两种方法

针对五轴数控(CNC)加工由于刀具摆动使得刀尖运动存在的非线性误差问题,建立了该误差的数学模型,提出了两种有效降低该误差的方法:第一种方法对理想线性刀尖轨迹而非数控程序段给定的数据进行插补,对插补点进行坐标变换计算插补器输出的运动控制命令;第二种方法对数控程序段直接插补但将该点对应的刀尖点投影到理想刀尖轨迹上,将投影点进行坐标变换计算机床各轴运动坐标.实例计算表明,利用所提出的方法能将非线性摆动误差降低到1μm以下,且计算时间(35.6μs)满足数控系统实时性要求.     

水轮机叶片的五轴数控加工工艺规划及轨迹优化

针对大型水轮机叶片的五轴联动数控加工要求,制定出适合国内技术条件的工艺规划。提出在计算叶片五轴联动加工刀位时采用等残余高度刀位规划,并考虑三维非线性误差来计算走刀步长的刀位轨迹生成策略。为了避免刀具后跟角干涉的要求,提出根据叶片的曲面性态分析来确定叶片五轴联动加工中的刀轴控制和刀位轨迹优化计算方法。将该方法与CAM软件结合,用于大型混流式和轴流式叶片数控加工,结果表明：该方法既能严格控制加工误差,又要能提高加工效率。