虚拟轴并联机床研究的发展、关键技术及趋势

文章介绍了虚拟轴并联机床的概念和特点，简要地阐述了国内外虚拟轴并联机床的发展，结合图文详述了虚拟轴并联机床的最新研究领域和现状，并对虚拟轴并联机床的发展趋势作了详细的展望。     

基于连续法的虚拟轴机床精度分析

阐述了国内外虚拟轴机床精度研究概况，以连续法为基础，提出了新的分析方法。同时，根据虚拟轴机床的误差情况分类和实际情况，给出了模型。为以后虚拟轴机床研究提供一个理论依据。     

虚拟轴机床造型设计探讨

分析研究了虚拟轴机床造型与功能。结构，美学，人机工程学的关系，阐述了虚拟轴机床造型设计的方法，并以数控镗铣虚拟轴机床XNZ63为例进行造型设计，为我国在该领域的造型设计人员提供参考。     

虚拟轴混联研抛机床含间隙多刚体动力学研究

为了在自由曲面的弹性研抛中,获得稳定的动力学特性和加工效果,开发了一种由“3轴并联 2轴串联”构成的新型五自由度混联虚拟轴研抛机床。本文考虑铰接间隙的影响,运用牛顿二状态运动模型,对虚拟轴混联研抛机床并联机构建立了含间隙多刚体动力学统一方程。分析结果表明,由于间隙铰的存在,使间隙铰处运动副反力呈现大幅度连续波动现象,影响了虚拟轴混联研抛机床的运动稳定性。     

虚拟轴机床数控系统手轮功能的开发

由于虚拟轴机床具有非线性映射的运动控制特点，手轮等功能的实现一直是虚拟轴机床数控系统开发中的难点之一，文章介绍了基于“PC＋PMAC”的硬件结构，结合PLC技术、中断技术以及实时多任务调度策略开发虚拟轴机床手轮功能的方法。该方法已成功应用于天津大学自主开发的虚拟轴机床数控系统，取得了良好效果。     

面向敏捷制造的虚拟轴机床可重组研究

针对虚拟轴机床的结构特点，提出了虚拟轴机床可重组设计的方法，认为这种方法与敏捷制造和绿色制造相融合具有重要意义，给出了面向敏捷制造的虚拟轴机床可重组设计工作流程，为先进制造技术的敏捷性和环保性提供了一种新的技术平台。     

虚拟轴数控机床的仿三轴控制

为降低虚拟轴机床的开发成本，提出一种仿三轴控制方法，在外特性上，使得虚拟轴机床与常规三坐标数控机床等价，可将现有三坐标控制技术和编程技术方便地用于六自由度的虚似轴机床上，从而可充分发挥其对常规零件进行高速、高效加工的优势，为大范围推广应用这种新型机床探索出一条新途径。     

虚拟轴数控加工中心主轴定向的调整与研究

在数控机床领域,并联数控机床(在国内)被称作虚拟轴数控加工中心,简称为"虚拟轴"。虚拟轴机床根据数学理论使3个Z轴配合运动合成出A、B轴。虚拟轴数控加工中心的电主轴在维护保养后,需要对其主轴定向进行调整。结合虚拟轴主轴的特点,使用自制特殊检具,配合刀库运动,调整机床参数,完成虚拟轴加工中心主轴定向的调整。     

工作台回转式五轴数控机床虚拟样机建模与数控仿真

以工作台回转式五轴数控机床为研究对象,通过UG的CAD模块建立该机床和被加工件的虚拟模型并输出各组件的STL模型,再导入VERICUT中,完成机床在VERICUT中的虚拟建模。对建立好的虚拟模型进行设置,调用数控程序完成工作台回转式五轴数控虚拟样机的建模和仿真。     

基于NCSIMUL的五轴机床虚拟仿真技术研究

针对五轴加工机床存在程序编制复杂,人工检查困难,加工过程中易碰撞等问题,以Mikron HEM 500 U五轴加工中心机床为例,研究了双摆台五轴加工中心结构,提出了应用NCSIMUL软件构建虚拟机床的方法,搭建了虚拟加工环境,通过叶轮零件仿真加工,完成了APT刀位源文件到NC代码的自动转换,实现了零件五轴联动加工,验证...     

基于PC的虚拟轴机床数控系统

介绍了三杆三自由度虚拟轴机床数控系统的控制原理,硬件组成及软件结构。系统硬件基于ＰＣ机ＩＳＡ总线,可扩充性好,成本低;软件部分集ＣＡＤ／ＣＡＭ于一体,模块化设计,功能齐全,界面友好。所设计的虚拟轴模块解决了现有ＣＡＤ／ＣＡＭ软件与虚拟轴数控机床的接口问题。本系统的开发为虚拟轴机床的工业应用提供了有效的装备。     

DSX5—70型三杆五自由度并联虚轴机床的运动仿真

基于开发研制的三杆五自由度并联虚轴机床，概述了实现虚轴机床三维实体模型数控加工的运动仿真方法，利用开发的虚轴模块，解决了在虚轴机床上实现CAD／CAM集成的难题，实现了三杆虚拟轴机床CAD／CAM的一体化、软件的模块化设计，使仿真系统具有良好的扩展性和通用性，操作方便。     

虚拟仿真技术在多轴机床后处理定制中的应用

对FIDIA五轴立式加工中心后处理的定制过程进行研究,并利用虚拟仿真技术对后处理的正确性进行验证。通过NX软件的后处理构造器定制了适用于FIDIA C1系统的后处理。为了验证后处理的正确性,在NX中建立简化的机床几何模型,将机床各部件以STL格式文件导出至VERICUT软件中,在VERICUT中进行相应的配置,完成虚拟仿真环境的构建;以鼠标模型作为加工对象,在NX加工模块中创建刀具轨迹,通过定制好的后处理将刀轨源文件转换为机床能够识别的NC代码,在虚拟仿真环境中进行模拟加工,验证无误后传输至机床进行零件的实际加工。结果表明:虚拟仿真技术可以有效避免由于后处理定制不当而导致的机床碰撞,确保机床安全、高效地运行。     

基于多柔体动力学的混联研抛机床仿真分析

针对本课题组研制的-JDYP51五坐标虚拟轴混联研抛运动机床,通过建立Pro／E和ADAMS仿真模型,并结合虎克铰和单个支杆的有限元分析,列出了空间刚-柔耦合多体系统动力学方程。仿真实验结果表明,由于机床的铰接特点,支杆在运动中弹性变形很小,其柔性对动平台的轨迹影响不大,可以获得比较稳定的动力学特性曲线。     

基于神经网络的虚拟轴机床轨迹跟踪控制方法的研究

针对永磁直线电机驱动的六自由度虚拟轴机床提出基于神经网络的轨迹跟踪控制方法.采用神经网络来实现永磁直线电机伺服系统的位置和速度控制,将负载扰动、杆间耦合扰动等效地看成电动机模型参数的变化,通过调整权值来补偿不确定性扰动对轨迹跟踪控制的影响,保证了系统的鲁棒性.仿真实验结果表明,用该方法设计的虚拟轴机床控制系统具有良好的跟踪给定和抑制扰动的效果,从而保证机床运动协调、姿态合理.     

Virtual prediction and constraint of contour errors induced by cutting force disturbances on multi-axis CNC machine tools

This paper presents a strategy to virtually predict and constrain the contouring errors contributed by cutting force disturbances on feed drives. The tracking errors on each feed drive are predicted as a linear function of tangential feed by evaluating the product of estimated power spectrum of cutting forces and disturbance frequency response function along the tool path in virtual CAM environment. The corresponding tool tip contouring and tool axis orientation errors are estimated and constrained by scaling the feed along the tool path. The algorithm is experimentally illustrated to improve the machining accuracy on a 5 Axis CNC machine tool.     

Simulation and verification of parametric numerical control programs using a virtual machine tool

A parametric computer numerical control (CNC) program was developed to make a test complex surface on a vertical milling machine equipped with an external fourth rotational axis. Parametric programming was used in order to get higher flexibility of the manufacturing process. The ball-end milling process was simulated and verified in a virtual model of the machine tool developed with the module integrated simulation and verification of the product lifecycle management software of Siemens NX7^®. After that, the real process was carried out on the shop floor to machine the test surface. This demonstrates that the virtual machine tools are an effective resource to simulate and verify the performance of machining processes controlled by CNC parametric programs. The possibility of accurately simulating the parametric CNC program reduces the risk of its implementation and enables a more frequent use of this efficient feature of contemporary CNC machine tools.     

数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制

数控机床位置伺服系统在加工过程中受负载、摩擦和电路系统响应特性等因素影响,很难精确建立其加工过程动力学模型。针对批量零件加工过程中的重复执行过程,设计了一种数据驱动的无模型自适应迭代学习控制方案。该方案借助沿迭代轴的动态线性化方法,将数控机床位置伺服系统加工动力学过程等价转化成一个虚拟的迭代数据模型,并根据设计的迭代学习控制律和参数估计律构建数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制方案。仿真结果表明:该迭代学习控制方案基于数控机床重复运行的特点,仅利用位置和电机电流信息,完成了对零件加工过程的改善,提高了加工精度。     

Computer simulation applied to an orthogonal three-rod machine tool for machining a complicated three-dimensional surface

A computer simulation approach to machine a complicated three-dimensional surface by using a virtual orthogonal three-rod machine tool is presented. First, based on a Hunt’s parallel mechanism of three degrees of freedom, a three-dimensional virtual orthogonal three-rod machine tool with three degrees of freedom is created with advanced C software. Secondly, a tool spiral path base on the three-dimensional surface of workpiece is constituted. Thirdly, the tool spiral path base of the three-dimensional surface is assembled into a virtual orthogonal three-rod machine tool with some auxiliary links and a new virtual one-degree of freedom mechanism is created. Finally, by analyzing reversing motion, a reasonable input rotation function is determined, and the kinematic curves of the three rods and the feeding process are simulated and analyzed.