五轴联动功能控制技术在大重型落地铣镗机床上的应用

以西门子840D数控系统五轴变换加工软件包在TH69系列大重型落地铣镗床应用为例,总结了五轴联动机床的结构特征.应用运动学矢量图和刀具轴坐标变换矩阵数学分析方法,论述了AC头型五轴联动机床系统参数匹配设定理论基础,从而对深入理解五轴联动机床电气匹配设定和加工编程理论依据提供了参考.     

五轴联动数控加工中旋转角的优化和选择

根据A-C双转台五轴数控联动机床的运动学模型,结合其结构及工作空间,研究了该类五轴联动数控机床的旋转角优化选择策略及其优化算法,通过仿真分析和加工实验对该算法进行了验证,为该类机床旋转角的优化选择提供了方法.     

基于内置传感器的数控机床动态加工误差测量方法

以HJ044双转台型五轴联动数控机床为例,以机床内置传感器信息和多体系统理论为基础,建立了刀具相对工件的运动学模型,提出了一种基于内置传感器信息的动态加工误差测量方法。该方法利用机床编码器或光栅尺等机床内置传感器信息获取机床各轴运动位移,并结合机床运动学模型,测量由机床的动态特性引起的加工误差。并通过实验表明该方法是一种简单有效的数控机床动态加工误差测量方法。     

五轴联动数控机床空间综合误差解耦技术研究

分析五轴联动机床的误差项和拓扑结构,给出伺服轴运动时理想情况和有误差情况下的坐标变换矩阵。以此为基础,给出五轴联动机床空间综合误差的计算方法。基于多体运动学的微分变换原理,给出五轴联动机床综合误差解耦算法。以某RTTTR型五轴联动机床为例,应用MATLAB进行实际综合误差解耦和补偿计算,结果验证了该解耦算法的正确性。     

五轴联动数控加工进给率规划方法

针对五轴联动数控加工中恒定机床进给率下加工刀尖点速度波动的问题,提出了同时考虑机床坐标系和工件坐标系下运动学性能约束的进给率规划方法.首先推导了机床坐标系和工件坐标系之间的运动学变换关系,然后综合考虑了机床各轴运动速度和加速度约束条件,以及刀尖点与工件相对运动速度与加速度约束条件,对各程序段中的机床进给速度进行规划.将该方法主要应用于后置处理,仿真结果表明,规划进给率后,加工时间比恒定进给速度下缩短了32.9%,加工速度更为平滑.     

五轴联动机床主运动构件重复碰撞瞬态动力学特性分析

为了提高五轴联动机床的整体性能,提出五轴联动机床主运动构件重复碰撞瞬态动力学特性分析方法,对其主运动构件的动力学特性进行分析。建立五轴联动机床的运动学模型,对其运动学特性展开分析;根据机床的运动学特性,建立柔性杆重复碰撞系统以及碰撞过程的动力学方程;最后在St.VENANT杆波动理论的基础上分析柔性杆在多次碰撞和分离过程中的瞬态动力学特性。实验结果表明：与其他方法对比,所提方法能够准确获得柔性杆的变形、位移和撞击力变化情况,且具有较高的分析精度。     

五轴联动机床的轨迹控制研究

在分析了目前的数控加工自动编程系统后,提出了一种以仿真实现五轴联动机床轨迹控制的新方法.该方法首先从提取加工路径信息入手,建立了仿真所需要的驱动函数.然后在ADAMS平台上,从加工起点发起仿真运动.加工过程仿真产生的各轴运动参数信息,直接为五轴联动机床的数控编程提供了控制依据.一个圆柱凸轮加工仿真的实例证明,用仿真结果替代传统控制算法,使得五轴联动机床的数控编程变得更加容易和快捷.该方法同样适合解决其它多轴联动设备的轨迹控制.     

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...     

五轴端铣加工运动学模型的设计

在分析五轴端铣加工特点的基础上,运用机构学理论将五轴机床通用模型和端铣刀具模型相结合,建立一个五轴端铣加工的通用运动学模型。利用齐次坐标变换矩阵和反向运动学分析得到适合各种机床和刀具类型的五轴端铣加工运动学表达式。最后基于该模型,使用C++和QT开发出了一个通用的五轴端铣加工后置处理程序,以数个的端铣加工组合为例,配合VERICUT软件验证了模型和所开发的后置处理的可行性和高效性。     

透过CIMT2007看五轴联动加工机床的发展

简要概述了五轴联动加工技术的基本概念、主要优点和发展难点,对CIMT2007展会展出的五轴联动加工机床的技术发展水平和特点进行分析。在此基础上对我国发展五轴联动加工机床进行展望。     

双转台五轴机床的参数化运动学建模

为支持虚拟数控机床的后处理、加工仿真、参数检测及切削动力学分析,建立其参数化运动学模型。采用修正的Denavit-Hartenberg法,推导出双转台五轴数控机床全参数化正向运动学数学模型;运用逆向运动学算法求解旋转轴及移动轴的关节参数,实现刀具轨迹数据到机床运动坐标的转换,即后置处理;以风机翼型叶片的数控加工为例,验证了该集成模型的正确性和通用性。     

Design of a generic five-axis postprocessor based on generalized kinematics model of machine tool

This paper presents a generic five-axis postprocessor system for various five-axis machine tools. The generalized kinematics model of common five-axis machines is constructed by combining two rotational degrees of freedom on the fixture table and two rotational degrees of freedom on the spindle. The complete analytical equations for NC data are obtained through homogeneous coordinate transformation matrix and inverse kinematics. The derived five-axis NC code expression is a general form suitable for all kinds of five-axis machine tools with three orthogonal linear axes and two orthogonal rotational axes. A window-based postprocessor software written by Borland C++ Builder and OpenGL has been developed according to the presented algorithm. The wireframe model of the configured five-axis machine tool can be promptly shown and rotated/zoomed dynamically on the screen to assist the user to input relevant parameters correctly and efficiently. Through the implementation of the developed postprocessor and the verification by the solid cutting simulation software as well as the real machining experiment, the effectiveness of the proposed scheme was confirmed.     

Inverse kinematics of five-axis machines near singular configurations

In five-axis milling, singular configurations of the machine axes may cause tool path errors or collisions between the tool and parts of the milling machine. This paper presents an algorithm for calculating the inverse kinematics of five-axis machines close to singular configurations. The algorithm modifies the exact inverse kinematics in order to give robustness to singularities at the expense of a small tool orientation deviation. The kinematics of a five-axis machine with non-orthogonal rotary axes is analyzed. The forward kinematics is developed, and a closed form solution of the inverse kinematics is presented. The kinematics and the singularity algorithm are implemented in a postprocessor, and machining tests are conducted to verify the algorithms.     

五轴数控加工后处理关键技术分析与实现

从后处理的角度,分析了五轴数控加工的非线性误差,指出了其影响因素;提出了利用齐次变换矩阵和正向、逆向运动学相结合的误差计算方法以及相应的误差补偿策略;同时,引入了刀轴矢量"平滑化"的概念,提出了基于四元数向量插值的新算法;最后,以一个离心压气机叶轮为例,进行了计算机仿真加工和五轴机床试切加工实验.实验结果表明,所提出的方法改善了曲面加工精度和表面质量.     

基于双转台五轴机床的RTCP及非RTCP加工后置及其仿真实现

阐述五轴机床的RTCP(Real-time Transport Control Protocol)和非RTCP功能原理,研究双转台五轴机床的编程及加工机制。通过实验研究五轴RTCP及非RTCP后处理关键参数定制方法,使用NX后处理构造器建立后处理程序。利用Vericut平台进行零件仿真加工,分析和比较加工结果,验证所提出的后处理器的正确性。研究结果为相关从业人员提供参考。     

五轴数控机床综合空间误差的多体系统运动学建模

基于多体系统运动学理论的基本原理，结合RRTTT型五轴立式数控机床，阐述了多体系统的拓扑结构和低序体阵列，提出了特征矩阵的基本概念和构建方法，分析了多体系统有误差运动的基本规律，研究了根据特征矩阵得到综合空间误差的算法。理论分析和实例建模都显示所述方法能很好地解决误差建模的正确性、速度、通用性和自动化问题，为五轴数控机床精度分析和误差补偿提供了一种理想的误差建模技术。     

基于VERICUT多轴联动数控机床仿真加工效果对比与研究

加工仿真是虚拟制造的核心技术之一,为产品的可制造性提供关键数据,介绍利用VERICUT建立机床仿真模型的方法及过程,同时建立三、四和五轴联动数控机床模型,并对其加工效果进行比较,总结各数控机床的加工特点,为数控机床的选用和研究提供参考.     

Bézier polygons for the linearization of dual NURBS curve in five-axis sculptured surface machining

Motivated by the excellent performance of three-axis NURBS interpolation, this paper presents a numerically efficient and accuracy controllable five-axis sculptured surface machining method with dual NURBS curve. Unlike the traditional three-axis NURBS interpolation, a dual NURBS format of the five-axis toolpath is developed to accurately and smoothly describe the tool movement in the part coordinate system. Different from the subdivision methods using the Taylor series expansion or inverse function, a piece-wise Bézier curve method is implemented to fast subdivide the NURBS curve within the user-defined tolerance. A generic rotation tool center point management module is also designed to realize the coordinate transformation and adaptive nonlinear error control for major five-axis machine tools. The overall effectiveness of the proposed five-axis NURBS machining scheme is demonstrated by the five-axis machining of an impeller’s flow channel.     

数控加工中发挥五轴设备优势的分析

分析五轴数控机床的特点和五轴加工中的各种误差,提出在使用五轴数控机床中应注重一些问题,以合理利用五轴设备,发挥其优势。