五轴联动数控机床非线性误差的研究

五坐标插补过程中,旋转轴运动的影响使实际刀位运动偏离编程直线,产生了非线性误差。在深入分析双摆头五坐标机床运动原理和非线性误差的产生机理的基础上,介绍了一种集成RTCP(旋转刀具中心点)功能的插补算法。RTCP功能可使数控系统自动对旋转轴的运动进行实时线性补偿,从而保证插补点始终位于编程轨迹上。通过MATLAB仿真计算验证了该算法可以有效减小非线性误差。     

五轴联动数控系统非线性误差的研究与控制

五轴联动数控机床由于两个旋转轴的存在使得插补后获得的刀具轨迹与理论编程轨迹不相等,存在非常大的非线性误差。通过对运动学坐标变换、双摆头五轴联动机床刀具运动原理和插补原理进行分析得出引起非线性误差的原因。介绍一种基于时间分割法的插补算法,通过MATLAB进行仿真实验及参数分析,其结果表明了该算法的有效性。     

五轴数控机床旋转轴误差辨识及补偿

五轴数控机床刀具与工件接触点(切削点)相对位置不变的旋转运动控制称为RTCP(Rotated Tool Centre Point),该功能对五轴数控机床曲面加工精度具有重要影响。为了提高五轴数控机床RTCP精度,分析了五轴数控机床RTCP运动过程中旋转轴结构参数误差与刀尖点误差关系,建立了刀尖点误差与旋转轴结构参数误差映射模型,根据刀尖点误差数据建立了旋转轴结构误差辨识方程组,通过矩阵最小二乘实现五轴数控机床旋转轴结构参数误差求解,用于五轴数控机床旋转轴结构参数误差补偿。结果表明:该误差辨识模型可准确计算出旋转轴结构参数误差,提高了旋转轴几何误差检测效率和精度,对提升数五轴控机床加工精度具有重要的意义。     

五轴联动圆弧非线性插补算法及其软件实现

以具有A、C旋转轴的刀具双摆动五轴机床为例,提出五轴联动数控机床的空间圆弧非线性时间分割插补算法.详细研究五轴联动中的平动和旋转运动的联动原理,利用齐次变换矩阵求取圆弧插补点的空间坐标.通过插补点的空间坐标,逆求出刀轴的旋转量,进而求取转角补偿位移,并将其叠加至平动位移上,在每一个插补步骤中进行补偿,从而实现空间圆弧的时间分割插补算法.最后利用Visual C++6.0编写该算法的仿真软件,验证该插补算法的正确性.五轴联动圆弧非线性插补算法适用于五轴联动数控机床中任意空间圆弧的插补.该算法计算简单,结果精确,刀具移动平稳.     

五轴联动混联机床插补算法的研究

在原有的三平动非对称并联机床(3—2SPS)的基础上添加一个双回转工作台实现五轴联动。为减小加工过程产生的非线性误差提高加工精度和运动的平稳性,所以提出了一种粗插补和精插补相结合的插补算法,坐标空间采用粗插补关节空间采用精插补,该算法弥补了传统混联机床插补算法所存在的缺点。通过Matlab仿真刀具和伸缩杆的运动轨迹,结果表明所提出的的插补算法能有效的减小加工误差。     

一种基于四元数算法的双转台五轴后置处理实现

提出一种实现双转台五轴机床后置处理的新方法。在直线运动的坐标变换和空间圆弧插补中引入了四元数算法,使旋转变换计算更加简洁,几何意义更明确,提高了代码的可重用性。通过限制A、C轴角度增量,对直线进行细分,减小了五轴运动非线性误差,提高了运动精度。     

一种基于四元数算法的双转台五轴后置处理实现

提出一种实现双转台五轴机床后置处理的新方法。在直线运动的坐标变换和空间圆弧插补中引入了四元数算法，使旋转变换计算更加简洁，几何意义更明确，提高了代码的可重用性。通过限制A、C轴角度增量，对直线进行细分，减小了五轴运动非线性误差，提高了运动精度。     

五轴联动后处理中非线性误差控制的研究

文中分析了非线性误差的产生原因及有效估算方法.通过机床的运动学分析,建立了BV100五轴联动机床的运动变换数学模型;结合线性插补原理,提出了该类机床的非线性运动误差的估算及补偿模型;通过VB语言,开发了具有非线性误差补偿功能的专用后置处理器,并通过某叶轮的切削加工实验验证了该后置处理器的正确性和实用性.     

三轴机床微细异型电极加工与尺寸误差分析

采用直线插补与圆弧插补算法,在三轴卧式微细电火花机床上加工出圆锥台、四棱台以及带有圆弧曲面的微细异型电极,并对加工结果尺寸误差及导致误差产生的原因进行了全面分析。结果表明,微细异型电极的尺寸误差均在2%以内,而放电间隙的随机性、机床运动精度、尺寸测量精度等均是导致误差形成的原因。     

渐开线数控加工插补算法探讨

针对普通数控系统不具备渐开线插补功能的实际情况，提出一种新的渐开线插补算法，计算出渐开线上的刀位点数据，以数控加工程序方式控制数控机床工作，编程验证了该算法的正确性和高效性；分析了影响插补误差的因素，指出如何控制误差。     

基于C#.NET和二分迭代算法的细长轴切削自动编程系统

针对细长轴切削过程中变形误差的问题,以.NET为开发平台,通过实现C#和数据库在后台混合编程的方法构建自动编程系统,在该系统中设计了一种基于二分迭代思想的算法来求解细长轴切削加工误差补偿数控直线插补中的轴向进给量值,确保能够满足细长轴加工精度的要求。以航空制造领域某液压件细长轴为实例,该零件材质为TC4钛合金,进行细长轴切削自动编程及程序上传测试。测试结果表明,系统可以有效地实现参数输入、进给量判断以及程序存储下达,从而验证了二分迭代算法的可行性及系统的有效性。     

五轴加工RTCP与非RTCP编程的比较

非RTCP编程需要预先根据五轴机床结构及特征参数对刀位点进行复杂的几何计算,从而得到控制各轴运动的坐标数据;RTCP编程是使用刀位点的三轴坐标再加上旋转轴角度矢量直接编程的方法,各轴实际控制坐标的复杂计算由机床系统自动进行。比较而言,RTCP程序与机床结构及特征参数无关,更具通用性,它可简化CAM编程和机床操作者之间的相互依赖关系。     

比值自校正插补算法的研究

文章提出的比值自校正插补算法是一种基于时间分割的插补算法，此插补算法的基本原理是，对于一段光滑（连续可微）的加工曲线Y=F（X），在插补点附近加工曲线近似于一条直线，由于在一个插补周期内的加工运动是微量，因此，在插补加工进给量不变的情况下，本插补周期内加工运动沿X轴的运动分量△x，可用上一个插补周期的△x作为近似值。为了校正这种近似带来的误差，先用该近似值通过Y=F（x）算出Y轴加工运动量△y以及合成进给量，然后再计算给定进给量与计算得到的合成进给量的比值P，在此基础上，再通过p调整△x以及重新计算△y，从而获得最终的X轴、Y轴方向加工运动量。在通常情况下，一个插补周期一次比值自校正即可获得满意的结果，为了获得更高的插补精度，可在一个插补周期内进行多次比值校正。文章对比值校正算法的有效性和正确性进行了仿真验证，并讨论了其加工误差和升降速控制。从仿真结果及实际应用结果看，该算法简单、精确、实用。     

叶片五轴加工中非线性误差控制的研究

叶片属于特型零件,型面精度要求极高,因此,在加工过程中要严格控制其误差。分析了非线性误差产生的原因及有效估算方法,结合线性插补原理,建立了非线性运动误差估计模型以及误差补偿模型。通过Java语言,依据VMC850F机床进行运动求解,开发了针对叶片五轴加工具有非线性误差补偿功能的专用后置处理器;并通过某叶轮的切削加工实验验证了该后置处理器的正确性和实用性。     

摆头转台五轴机床倾斜面加工的后处理研究

针对五轴机床加工带倾斜面类零件时使用刀尖跟随功能,不能输出圆弧插补且加工时没有锁定旋转轴导致加工精度差及刚性不高的问题,采用五轴联动数控系统的倾斜面加工功能,提出了基于齐次坐标变换的后处理算法。通过在加工时将工件坐标系围绕原点进行旋转使X/Y平面与加工平面平行,然后利用齐次变换矩阵,分析摆头转台混合型五轴数控机床空间运动坐标系,并对其进行齐次变换运算得到机床运动坐标。最后,使用UG NX8.5/Post Builder编写后处理文件,通过NC代码分析、程序仿真及实际加工验证了后处理方法的正确性。     

基于直线插补的多轴联动轮廓误差控制方法

数控机床各联动轴实际动态性能不一致,会降低机床轮廓精度。针对空间复杂轮廓,提出一种基于直线插补的多轴联动轮廓误差控制方法。根据实际刀位点和用直线段逼近刀心轨迹指令曲线时的逼近节点,基于矢量法计算轮廓误差;将计算得到的轮廓误差与当前采样周期的跟随误差相叠加以控制伺服电机。在XYZ联动平台上进行了轮廓误差补偿控制实验,结果表明该方法能显著提高轮廓精度。     

刀具参数对非线性误差的影响规律及控制方法研究

针对复杂曲面五轴加工过程中,数控系统的插补原理会导致旋转轴在线性插补过程中偏离理想运动平面,继而引起非线性误差并严重影响曲面的加工精度问题,研究刀具参数对非线性误差的影响至关重要。根据五轴联动过程中刀具的运动规律建立了相应的运动方程,获得刀具参数对非线性误差影响的数学模型;应用MATLAB对3种类型刀具引起的非线性误差进行仿真分析,得到刀具参数对非线性误差的影响规律并提出有效控制非线性误差的措施;最后通过某叶轮的仿真加工验证刀具参数对非线性误差的影响规律。     

参数化插补算法与数字积分插补算法的比较研究

数控系统中最重要的技术是轨迹插补算法,数控机床的加工精度直接受到插补算法的影响。数字积分算法和参数化插补算法是两种常用的插补算法,为比较两种插补算法的精度,建立了两种插补算法的模型,并以常用的直线与圆弧作为插补对象,通过计算比较得出参数化插补算法在高频高精度时误差更小,具有更高的精度,并给出误差公式。研究结果对于工程实际问题有一定的借鉴意义,并为更高精度插补提供了必要的理论依据。     

时间分割圆弧插补算法的改进

插补算法是数控机床的重要组成部分,插补算法的优劣直接影响了机床的加工性功能。对于现有的时间分割圆弧插补方法大多采用的是近似计算,计算过程复杂,插补精度和插补效率相对较低。为提高机床的加工性功能,文章基于等弦高误差理论对原有的时间分割圆弧插补算法进行改进,改进后的插补算法计算简便,实现了插补过程的无近似计算,且使每一个插补点都落在插补圆弧上;在保证插补精度的条件下,因为在插补计算过程中采用了最大允许弦高误差,实现了插补效率的最大化。     

五轴联动数控加工的装夹误差动态补偿方法

五轴联动数控加工中,由于工件装夹误差引起的实际加工基准与CAM编程基准不一致,其旋转中心偏差造成旋转附加运动无法由传统三轴加工中的坐标偏置方法补偿。文章提出五轴数控的装夹误差寻位补偿方法,在旋转轴转动过程中通过坐标变换和机床逆运动变换动态修正加工路径,使加工结果与设计一致。试验表明,采用该方法降低了五轴机床工件装夹要求,消除了装夹误差带来的精度问题,满足精密五轴数控加工要求。