西门子840D系统五轴加工功能在精密卧式五轴加工中心上的应用

介绍某精密卧式五轴加工中心的主要结构部件,即实现主轴头摆动的A轴及工作台回转的B轴.该机床配备先进的西门子840D数控系统,利用该系统集成的五轴功能软件包能实现复杂型面飞机零件的五轴联动加工.     

五轴联动数控陶瓷雕刻机的后置处理算法研究

基于五轴数控机床的运动形式的分析,根据五轴联动数控陶瓷雕刻机的加工特点,采用旋转坐标由工作台回转和刀具摆动实现的联动方式.针对该机床的运动形式,设计了后置处理算法,进行坐标变换并举例验证.所研究的内容在实际应用中取得了较好的成果.     

五轴数控机床回转工作台的设计

双轴数控回转工作台是五轴数控机床的基础部件,它能够实现C,A轴的回转进给与定位.在三轴联动的立式数控铣床上增加双轴数控回转工作台,并通过数控改造使之成为五轴数控铣床是扩展机床使用功能的简捷方式.文章介绍了回转工作台的结构与工作原理,重点讨论了双螺距渐厚蜗杆调隙结构、回转台与摇摆台的回转锁紧装置的结构设计.     

三主轴并联式数控双摆轴回转工作台

介绍一种新型的三主轴并联式数控双摆轴回转工作台,这种工作台有3个平行的回转主轴,安装在一个壳体中,转角轴伺服电机带动一对圆锥齿轮和两对圆柱齿轮及介轮驱动3个主轴同步转动,回转工作台的转位轴伺服电机通过一对蜗杆、蜗轮驱动工作台转位。回转工作台的A轴(绕x轴转动)转位范围为0~±90°,C轴的(绕z轴转动)转角范围为0~±∞;在数控系统的控制下,可以实现A、C轴联动。     

五坐标数控加工后置处理算法的研究

介绍了五坐标数控机床的后置处理原理，以cincinnati MilacronH5—800卧式加工中心为例，给出了针对转动坐标分别由回转工作台和主轴摆动实现的五坐标后置处理算法，并在该加工中心上得到验证。     

新型两轴数控回转工作台的结构设计

介绍一种新型两轴数控回转工作台的结构与工作原理。回转工作台的转角电机通过一对蜗杆、蜗轮驱动回转工作台主轴转角转动,回转工作台的转位电机通过另一对蜗杆、蜗轮驱动回转工作台转位转动,在数控系统的控制下,既可以独立实现A轴(绕X轴)在0～±90°范围内的转动和B轴(绕Y轴)在0～±∞范围内的转动,也可以由数控系统控制实现A、B轴联动。     

基于干涉原理的机床摆动式回转轴位置精度测量

摆动式回转轴线的角位置精度是五轴机床的关键精度参数之一,由于机床结构限制,采用传统的测量方法很难实现高效、准确的测量。以雷尼绍的带分度工作台的激光角度干涉仪为研究对象,在分析回转轴转角误差干涉法测量原理的基础上,采用同步控制回转轴及线性轴的运动方式,对其应用到摆动式回转轴角位置精度测量的工作原理及测量过程的关键技术进行了详细探讨,获得了典型摆动式回转轴位置精度测量过程中的运动关系模型。在某车铣复合中心的B轴上进行实验,并分析影响测量精度的主要因素,提出了控制措施的建议。结果表明该方法可作为通用方法,推广至其他同类型的激光角度干涉仪,用于测量多种结构五轴机床的回转轴角位置精度,可大幅度提高测量的便携性和高效性。     

基于UG的五轴联动机床后置处理器研究与实现

在UG前置处理输出的刀位文件的基础上,针对AC回转工作台式五轴联动数控机床结构,分析了后置处理中重要的机床运动轨迹坐标变换;就加工表面曲率变化较大时,旋转自由度大幅摆动导致加工表面质量下降的问题,提出了进给速度修正的方法.并论述了数控系统SIEMENS 840D特有的钻削循环类指令的后置处理方法.所开发出的后置处理程序的正确性通过在BV-100机床上某叶轮样件的加工得到了验证.     

基于UG和SKY-5L14075机床的叶轮五轴数控加工的实现

详细介绍了基于UG软件平台和SKY-5L14075五轴联动数控机床对叶轮进行数控编程与加工的实现思路与步骤,体现了五轴联动数控机床在叶轮加工中的优势,为使用五轴联动数控机床加工其他叶轮类零件提供参考。     

永磁环形力矩电机的离散二阶滑模控制

针对高精度五轴联动数控机床中主轴头复合A／C轴直接驱动永磁环形力矩电机伺服系统易受负载扰动和参数变化影响的特点,采用离散二阶滑模设计了位置控制器。控制律采用二阶滑模预设收敛律算法,二阶滑模将不连续控制作用于变量的高阶微分上,理论上可消除抖振。理论分析与仿真结果表明,所采用的控制策略使伺服系统具有很强的位置跟踪性能,而且对负载干扰和参数变化等不确定性具有很强的鲁棒性,同时削弱了抖振。     

Configuration analysis of five-axis machine tools using a generic kinematic model

Five-axis machine tools are designed in a large variety of kinematic configurations and structures. Regardless of the type of the intended analysis, a kinematic model of the machine tool has to be developed in order to determine the translational and rotational joint movements required to achieve a specified position and orientation of the cutting tool relative to the workpiece. A generic and unified model is developed in this study as a viable alternative to the particular solutions that are only applicable to individual machine configurations. This versatile model is then used to verify the feasibility of the two rotational joints within the kinematic chain of three main types of five-axis machine tools: the spindle rotating, rotary table, and hybrid type. A numerical measure of total translational joint movement is proposed to evaluate the kinematic performance of a five-axis machine tool. The corresponding kinematic analyses have confirmed the advantages of the popular machine design that employs intersecting rotational axes and the common industrial practice during setup that minimizes the characteristic rotating arm length of the cutting tool and/or workpiece.     

五轴龙门木工雕刻机关键部件设计与刚度分析

介绍了五轴龙门木工雕刻机的总体机械结构、电主轴工作原理及安装方法,该五轴木工数控雕刻机采用基于双摆动（A/C）电主轴的大型龙门式定梁定柱结构,具有加工跨距大、加工效率高、刚度高等特点,适应于批量或高精度加工。对龙门横梁等关键部件进行三维建模与CAE静刚度分析。分析结果表明所设计的五轴龙门木工数控雕刻机满足刚度要求。     

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.     

高性能直驱混联数控机床静刚度分析

基于模块化设计技术,开发了一种由直线电机驱动的高性能混联数控机床,主要由2-DOF并联主轴头和XY工作台两大功能模块组成。以该机床并联主轴模块为研究对象,基于边界元和刚度矩阵组集方法,建立了机床静刚度模型,并编制了刚度计算软件,由此计算得到机床主轴在整个工作空间内位置刚度和旋转刚度的分布。数值仿真表明:该机床具有较好的刚度特性,满足轻切削加工静刚度设计要求。     

基于SolidWorks齿轮复合加工机床仿真系统研究

为研究齿轮复合加工机床的运动规律,验证NC代码的正确性并直观地模拟加工过程,对齿轮复合加工机床进行结构分析,建立机床运动学模型。基于SolidWorks2013平台,运用COM组件技术针对机床的核心功能开发了齿轮复合加工机床数控仿真系统。利用位姿矩阵原理以及分段处理技术实现了机床五轴联动控制和齿轮加工仿真。实例表明:该方法简单、可靠;开发的仿真系统能够满足实际的需求。     

基于PowerMILL的五轴数控机床仿真与应用

通过虚拟仿真技术,基于PowerMILL软件自带的机床仿真功能,以双转头五轴数控加工中心为例,介绍五轴机床仿真模型的建立和仿真机床参数设置,并以轴流风叶片进行数控刀路仿真、优化和试切加工,验证仿真系统的有效性,确保五轴数控机床的加工效率和可靠性。     

零传动数控滚齿机的精度分析

零传动数控滚齿机去掉了传动用的高精度齿轮副、蜗轮蜗杆副等机械传动元件,其刀具轴和工件轴直接与电机轴连接。本文从滚齿机机床误差和滚齿加工误差等方面对零传动数控滚齿机进行了详细的精度分析,并针对加上过程中可能影响齿轮精度的因素给出相应的措施。     

5轴加工奇异区域非线性误差控制方法

5轴数控机床在加工奇异区域时,由于旋转轴的剧烈变化导致产生较大的非线性误差,加工质量下降。针对这个问题,以A-C双转台机床为例,分析机床产生奇异现象的原因,提出检测5轴加工奇异区域的方案,通过对奇异区域相邻刀轴矢量之间进行插值处理,减小相邻刀轴的角度变化,使相邻刀位点之间的最大非线性误差小于机床允许的最大非线性误差。用MATLAB对比插值前后5轴机床转角和非线性误差的变化,证明该方法可以降低C轴的过大转角同时减小非线性误差。     

五坐标龙门加工中心主轴系统热特性的数值分析

根据A、C双摆头五坐标龙门加工中心的工作特点,基于热弹性力学和有限元理论,建立热力耦合变形的有限元方程.用该方程对主轴系统热特性进行数值分析,在确定内部热源、传热途径和边界条件的基础上,计算得到稳态时的主轴系统的温度场分布和热变形值,并对结果进行评价,为A、C双摆头主轴系统的设计提供技术支持.