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.     

数控机床五轴变换系统设计与研究

为实现数控机床五轴联动加工,基于国内蓝天系列数控系统提出了控制系统结构的改进方法。数控系统分为任务层和运动层,五轴变换单元集成在运动层。在对五轴机床进行分类并分析其几何信息的基础上,设计了机床的五轴运动库。以CA摆头机床为例,推导了其正向和反向运动变换。基于改进系统及五轴运动库,设计并分析了机床旋转刀具中心控制和三维半径补偿端铣。改进系统具有较好的可移植性,可在数控加工中直接执行刀具位置和方向指令。     

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。     

VMC850F五轴联动机床坐标变换的研究

以某数控机床研究所研发的VMC850F五轴联动机床为例,通过坐标系统间的变换关系,推导出了刀轴矢量及刀位点运动换模型,对该模型方程进行了求解。根据此算法开发了后置处理器,通过在VMC850F机床上加工叶轮样件得到了验证,为五轴后置处理器的开发提供了参考。     

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。     

基于Edgecam的五轴机床后处理研究

针对Edgecam编程中的程序后处理问题,提出了定制五轴机床后处理器的方法。首先提出了基于Edgecam的定制流程,论述了机床建模、运动变换、后处理器定制等关键技术,最后通过实例证明了方法的有效性,为其他机床的后置处理提供借鉴作用。     

五轴数控机床后置处理开发及奇异点规避

机床后处理开发是数控加工技术的关键问题之一,五轴机床运动过程中可能出现的奇异点及其对加工造成的影响在后处理开发过程中极易被忽略。对此,文章基于刚体变换原理,推导了B-C轴式双转台五轴数控机床的运动转换关系,对五轴机床运动可能出现的奇异点现象进行了分析及规避,开发了实验室德玛吉DMU50五轴数控机床专用后置处理文件,经过加工仿真及实验验证,该后置处理对坐标转换计算正确,可以在机床上实际应用,有效的提高了机床的利用效率。     

倾斜旋转轴五轴机床运动学模型的设计

分析两个旋转轴非正交的倾斜旋转轴结构的五轴机床结构,运用机构学理论建立该类型五轴机床机构学模型.以刀具旋转型机床为例,使用齐次坐标变换矩阵和正向运动学分析建立倾斜旋转轴五轴机床的形状创成函数,最后通过逆向运动学求解出NC数据的分析公式,该公式简单且通用性强,为倾斜旋转轴结构的五轴机床的空间运动和坐标变换问题提出了通用的处理方法.     

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。     

Integrated post-processor for 5-axis machine tools with geometric errors compensation

Geometric errors of 5-axis machine tools introduce great deviation in real workpiece manufacture and on-machine measurement like touch-trigger probe measurement. Compensation of those errors by toolpath modification is an effective and distinguished method considering the machine calibration costs and productivity. Development of kinematic transformation model is involved in this paper to clarify the negative influences caused by those errors at first. The deviation of the designed toolpath and the real implemented toolpath in workpiece coordinate system is calculated by this model. An iterative compensation algorithm is then developed through NC code modification. The differential relationship between the NC code and the corresponding real toolpath can be expressed by Jacobi matrix. The optimal linear approximation of the compensated NC code is calculated by utilizing the Newton method. Iteratively applying this approximation progress until the deviation between the nominal and real toolpath satisfies the given tolerance. The variations of the geometric errors at different positions are also taken into account. To this end, the nominal toolpath and the geometric errors of the specific 5-axis machine tool are considered as the input. The new compensated NC code is generated as the output. The methodology can be directly utilized as the post-processor. Experimental results demonstrate the sensibility and effectiveness of the compensation method established in this study.     

五轴联动数控加工技术的应用

介绍了多轴联动数控加工中心的结构模型,提出了基于典型的CAD/CAM软件UG的多轴编程、后置处理方法和加工实例,并对某一双摆头五轴联动机床阐述了其各轴的坐标变换关系,开发了后处理系统,为多轴联动加工方案的制定提供了参考.     

5轴CNC机床空间运动学研究

在5轴加工中,为使机床CNC系统能根据刀位点数据实时生成机床运动坐标,必须在CNC系统软件中加入机床运动空间坐标变换算法.文章通过建立各中间坐标系,用齐次矩阵方法详细论述了两种典型5轴数控机床空间运动算法.     

五轴高速加工技术应用分析

通过对不同五轴加工机床结构的分析,指出其各自的特点与适应场合,同时通过分析说明五轴联动与高速加工的内在关系及其优越性,提出了五轴高速加工技术的普及化发展趋势。     

电火花线切割加工中上下异型体轨迹合成的同步线性化

具有4轴以上联动功能的线切割机能加工上下异型的直纹曲面，等步长的直线逼近法被普遍用来实现上下异型体中对应曲线间的同步线性化，这种简易的逼近方法使数控加工代码变得冗长。针对这一问题，提出了轨迹合成中的等误差直线逼近法，使具有非圆轮廓曲线的三维直纹曲面的数控代码量得到明显压缩。     

弧面分度凸轮高速专用铣床的研究

在分析弧面分度凸轮加工原理的基础上,确定弧面分度凸轮高速专用铣床必须具有五轴联动的功能,且应有两个旋转坐标。通过对国内外现有加工设备的分析和比较,提出3种结构方案,经过对比分析,确定了一种相对合理的卧式结构方案及对应的机床传动系统方案。该机床的工件回转进给运动分别通过数控分度头和回转工作台实现,并采用电主轴技术,是一种CNC高速专用铣床。     

三轴数控铣床半实物仿真实验系统设计

为了充分发挥四轴运动控制开发平台的功能潜力,以其为研究对象,开发了三轴数控铣床半实物仿真实验系统。该系统通过库函数将软件功能与硬件控制相结合,实现了通过软件来控制硬件的控制方式。基于OpenGL图形库和内置定时器实现了路径仿真和加工仿真功能。该系统既可进行单机路径仿真,也可联机控制电机运行及实际路径仿真,以适应不同的实验场合。经过测试,证明该半实物仿真实验系统能有效挖掘实验设备的潜在功能,有助于培养学生对数控系统的设计能力。     

弧面分度凸轮的通用数控机床加工

本文基于天津大学自主开发的五坐标并联机床提出了一种在通用数控机床上加工弧面分度凸轮的新方法。该方法简单方便,具有较好的通用性和应用价值。     

Development of a multi-step measuring method for motion accuracy of NC machine tools based on cross grid encoder

Machining accuracy is directly influenced by the quasi-static errors of a machine tool. Since machine errors have a direct effect on both the surface finish and geometric shape of the finished work piece, it is imperative to measure the machine errors and to compensate for them. A revised geometric synthetic error modeling, measurement and identification method of 3-axis machine tool by using a cross grid encoder is proposed in this paper. Firstly a revised synthetic error model of 21 geometric error components of the 3-axis NC machine tools is developed. Also the mapping relationship between the error component and radial motion error of round work piece manufactured on the NC machine tools are deduced. Aiming to overcome the solution singularity shortcoming of traditional error component identification method, a new multi-step identification method of error component by using the cross grid encoder measurement technology is proposed based on the kinematic error model of NC machine tool. Finally the experimental validation of the above modeling and identification method is carried out in the 3-axis CNC vertical machining center Cincinnati 750 Arrow. The entire 21 error components have been successfully measured by the above method. The whole measuring time of 21 error components is cut down to 1–2 h because of easy installation, adjustment, operation and the characteristics of non-contact measurement. It usually takes days of machine down time and needs an experienced operator when using other measuring methods. Result shows that the modeling and the multi-step identification methods are very suitable for ‘on machine’ measurement.     

直线电机在高速龙门五轴加工中心中的应用

介绍直线电机工作原理,阐述了与直线电机驱动相比传统滚珠丝杠副传动方式的优势。介绍直线电机进给驱动技术在高速龙门五轴加工中心的应用实例,提出使用直线电机存在的几点问题,指出直线电机进给驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向。