双转台五轴联动数控机床轮廓误差控制方法

五轴数控加工中,机床几何精度、动态特性不匹配等因素引起的各种误差最终会表现为零件的轮廓误差,所以控制和补偿轮廓误差具有重要意义。以双转台五轴联动数控机床为对象,采用D-H法建立了数控机床运动学模型。运用运动学正解模型,揭示了刀心位置轮廓误差和刀轴方向轮廓误差的产生规律,为轮廓误差补偿控制提供了理论依据。在此基础上设计了一种轮廓误差补偿控制方法。仿真实验证明该控制方法能有效减小轮廓误差。     

基于嵌入式传感装置的数控机床颤振实时补偿研究

针对数控机床加工时出现的颤振影响工件加工精度的难题,提出了基于嵌入式传感装置对数控机床颤振误差进行实时补偿的一种方法。首先,构建了CAN总线车间机床工作状态信息采集网络,并且采用PIC18F系列微处理器作为智能终端,移植TCP/IP协议,实现了机床各轴加速度数据的采集;然后,将数据打包通过无线网络通信模块将数据上传至上位机,上位机服务器系统通过数据筛选、分析和解包显示相关信息;最后,通过加速度传感器信息和颤振误差补偿模型计算数控机床颤振补偿值。实验结果表明：该嵌入式系统对数控机床加工精度有着良好的改善、可靠性好,并且有效地提高了车间机床的加工效率。     

AOCMT机床旋转轴几何误差辨识方法的研究

以AOCMT型五轴超精密加工机床为例,运用球杆仪对其旋转轴C轴进行测量,测量时采用机床两个平动轴和一个旋转轴同时运动,测量方式分轴向,径向,切向三种。以多体系统运动学理论为基础,运用齐次坐标变换矩阵建立机床旋转轴几何误差模型,并提出一种误差辨识方法。该方法利用误差模型推导出各项误差与球杆仪轨迹偏心率关系的数学表达式,设计进行不同位置,不同高度的测量,以此可以将与位置点无关的静态误差和与位置点相关的动态误差同时分离出来,准确高效。     

数控机床精度动态评估技术研究

加工制造业中主要利用激光干涉仪和球杆仪检测机床各项误差,在对数控机床运动模型及各项误差深入研究的基础上,提出了一种基于多传感器信息融合的精度动态评估技术。将传感器安装于机床关键部位,采集其振动、电流信号并进行数据处理,提取与精度变化相关的特征,建立信号与精度间的映射模型,通过对机床各关键部位的信号监测,可以实现机床精度的动态评估。实验结果表明,机床精度变化与信号特征有明显的对应关系,具有研究价值。     

数控机床多轴联动铣削加工轨迹快速跟踪研究

数控机床多轴联动铣削加工运动学参数变化较大,导致加工轨迹跟踪误差与用时增加。提出新的数控机床多轴联动铣削加工轨迹快速跟踪方法。构建数控机床多轴联动铣削刀具和加工工件瞬时坐标系,实现二者之间的转换,根据坐标系转换结果建立数控机床多轴联动铣削加工运动学模型,结合运动学模型和强跟踪卡尔曼滤波轨迹跟踪方法实现铣削加工过程中运动轨迹的快速跟踪。实验结果表明：该方法可实现铣削刀刃上任意目标点的轨迹跟踪,轨迹跟踪误差低于0.1μm,跟踪平均用时低于1.2 ms,可快速实现高精度的铣削加工轨迹跟踪,为提升铣削加工质量提供保障。     

基于AFSA-ACO-BPN算法的五轴机床动态误差模型

为了提高五轴机床的加工精度,提出一种基于AFSA-ACO-BPN算法的五轴机床动态误差模型。通过建立灰色关联分析模型完成了建模变量的优化选择,并进行了AFSA与ACO-BPN的动态融合。通过实验验证该方法的预测结果与测量结果吻合较好。该方法综合反映了不同切削加工条件的影响,提高了误差模型的鲁棒性,为提高机床加工精度提供了理论依据。     

摆头转台五轴数控机床RTCP算法的研究

在五轴数控机床加工中,由于旋转运动的影响,机床各轴线性插补的合成运动会使实际刀位运动偏离编程直线,造成编程直线和机床实际运动轨迹之间产生了误差,该误差被称为非线性误差。在对摆头转台五轴数控机床运动求解进行研究的基础上,基于机床的运动求解模型,分析了五坐标加工中的非线性误差的数学模型,提出了一种RTCP功能的插补算法,并通过MATLAB实例仿真验证该RTCP算法可以有效减小非线性误差,显著提高加工精度。     

数控机床圆精度及补偿技术研究

数控机床误差的检测对于提高加工精度具有重要意义。对现有检测方法进行分析后,采用一种基于Renishaw QC20-W球杆仪的圆轨迹测量方法,获得加工中心误差信息,使用激光干涉仪通过数控系统对其进行误差补偿,提高机床动态性能。     

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。     

车铣复合数控机床空间误差建模和补偿

空间误差是影响车铣复合数控机床零件加工精度的最重要因素，现有方法对机床各轴的定位精度提升效果不好，为此设计车铣复合数控机床空间误差建模和补偿方法。忽略机床两个旋转轴的位置无关误差，通过齐次坐标变换理论构建其几何误差辨识模型，对几何误差辨识模型进行简化，实现两轴的几何误差辨识。在工件坐标系下，根据旋转轴几何误差辨识结果，采用多体理论构建机床空间误差模型。基于此误差模型，利用理想状态的逆运动学设计同步空间误差补偿策略，通过迭代方式对各轴补偿值进行计算，实现空间误差补偿。测试结果表明：设计方法补偿后，实验机床X轴、Y轴、Z轴的定位精度提升了0.6μm,B轴、C轴的定位精度提升了4″、3″,各轴的重复定位精度有很大提升，机床的反行程实验圆度也有所提升。     

基于无传感器信息的数控机床导轨水平倾角测量方法研究

基于无传感器信息,结合先进的数据处理技术和特征提取方法对数控机床导轨水平倾角进行测量,实现导轨水平倾角的无传感器测量。与传统的测量装置相比,无传感器信号信噪比更高,不仅能在空载下测量,还可以在机床加工过程中测量。     

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.     

三轴数控机床加工精度可靠性分析

机床作为机械制造业的基础,几何误差、热误差、装配误差等都会影响数控机床的加工精度,数控机床加工精度的高低直接决定产品的生产质量。为保证数控机床对产品的加工质量,需要对数控机床的加工误差数据处理,求得数控机床加工精度可靠性,而一次二阶矩法和蒙特卡罗法是常用的可靠性分析方法。以三轴数控机床为研究对象,针对给定的误差数据,运用一次二阶矩法和蒙特卡罗法分析出数控机床加工精度可靠性。此分析对提高数控机床加工精度及保证使用寿命具有重要指导意义和参考价值。     

数控机床动态轨迹误差仿真与优化研究

在介绍数控机床加工轨迹运动控制原理的基础上,对数控机床动态轨迹误差进行了仿真研究,得出数控机床动态轨迹误差与拟加工曲线的曲率和机床进给速度相关的结论。在待加工的工件几何曲线曲率已定情况下,提出了变进给速度的数控机床动态轨迹误差优化策略,仿真结果表明:该控制策略能够有效地减少机床动态轨迹误差量,提高相关轨迹曲线的加工精度。     

基于传感网络的数控机床故障监控系统的设计

设计一种新型的数控机床故障监控系统,通过在数控机床上安装不同类型的传感器,对易产生故障的部位进行多参数综合监控。数据采集模块负责对各种动态参数进行实时采集,并通过无线网络方式将数据传输至上位机。上位机中安装有相应的故障监控软件,将通过软件界面显示故障信息并报警。实验结果表明:基于传感网络的数控机床故障监控系统可降低机床停机率,提高机床利用率并早期预防某些隐性故障。     

立式加工中心空间误差验证及补偿

为提高某立式加工中心整机加工精度,借助旋量理论建立完备立式加工中心空间误差模型,在此基础上实现机床空间误差有效补偿.以旋量理论为基础推导并建立机床刀具运动链与工件运动链运动学正解,分析机床21项几何误差原理,在考虑21项几何误差的基础上建立该立式加工中心完备空间误差模型;利用九线法完成各项几何误差辨识;基于旋量运动学正解求解机床运动学逆解后得出运动轴实际运动路径,并通过体对角线实验对比补偿前后的效果.结果表明:所提补偿方法补偿效果显著,验证了机床空间误差模型的准确性,实现了提高机床加工精度的目的.     

基于Internet的数控机床远程控制

远程控制技术已逐步成为当代数控机床发展的主要趋势之一。文中给出了基于Internet的数控机床系统的硬件结构,并分析了软件实现方法。该数控机床可通过高速通信网络及时地向远程监控点提供当前加工状态信息并接收远程监控命令,从而实现数控系统的远程控制功能,具有很强的实用性。     

传感器在数控机床上的应用

传感器是数控机床的关键部件之一,正是各种各样新传感器的产生,才使数控机床加工有可能成为自动化,本文介绍了传感器在数控机床上的应用。     

Total differential methods based universal post processing algorithm considering geometric error for multi-axis NC machine tool

Multi-axis numerical control machining for free-form surfaces needs CAD/CAM system for the cutter location and orientation data. Since these data are defined with respect to the coordinate of workpiece, they need converting for machine control commands in machine coordinate system, through a processing procedure called post processing. In this work, a new universal post processing algorithm considering geometric error for multi-axis machine tool with arbitrary configuration. Firstly, ideal kinematic model and real kinematic model of the multi-axis NC machine tool are built respectively. Difference between the two kinematic models is only whether to consider the machine tool's geometric error or not. Secondly, a universal generalized post processing algorithm containing forward and inverse kinematics solution is designed to solve kinematic models of multi-axis machine tool. Specially, the inverse kinematics solution is used for the ideal kinematic model, while the forward kinematics solution is used for the real kinematic model. Then, a total differential algorithm is applied to improve the calculation speed and reduce the difficulty of inverse kinematics solution. Realization principle of the total differential algorithm is to transform the inverse kinematics solution problem into that one of solving linear equations based on spatial relationship of adjacent cutter locations. Thirdly, to reduce the complexity of geometric error calibration experiment, effect weight of geometric error components is determined by the sensitivity analysis based on orthogonal method, and then the real kinematic model considering geometric error is established. Finally, the universal post processing algorithm based on total differential methods is implemented and demonstrated experimentally in a five-axis machine tool. The results show that the maximum error value can be decreased to one-fifth using the proposed method in this paper.