基于对偶四元数的五轴等距双NURBS刀具路径规划

针对由离散刀位构成的一阶线性不连续刀路影响机床运动平稳性的问题,提出在工件坐标系下对线性刀路进行光顺,获取满足精度且达到G1以上连续的等距双非均匀有理B样条刀具路径。采用对偶四元数描述五轴刀位,利用对偶四元数B样条矢量函数拟合线性刀路,获取五轴联动的刀具B样条运动轨迹,插值得到描述刀具中心点和刀轴点运动轨迹的等距双非均匀有理B样条曲线刀具路径。算例表明,采用本算法对工件坐标系中的线性刀路进行光顺,在提高刀具轨迹运动平稳性的同时,可以获得满意的加工精度,适用于五轴高速精密加工。     

基于双激光跟踪仪的五轴联动激光机床空间精度检测

五轴联动机床的空间精度是衡量五轴联动机床性能的关键指标，针对五轴联动激光机床在空间精度检测过程中，因受限于五轴联动激光机床的空间结构特点而难以测量的问题，提出基于两台激光跟踪仪对五轴联动激光机床空间精度进行识别与测量的方法。两台跟踪仪分别记录五轴联动激光机床上下两部分运动轨迹，并将轨迹坐标提取出来，再将坐标值根据相同位置进行综合汇总提取，然后通过曲线拟合得到最终合成轨迹，最后用最小二乘法比较设定轨迹与实测拟合轨迹的差值，得到机床的空间轨迹精度。试验测试表明，相较于传统的激光干涉仪或连杆仪的测量方式，通过双激光跟踪仪标定拟合的方式可以更快速有效地得到五轴联动激光机床绕B、C轴进行RTCP联动的精度和空间轨迹精度，并且该方法具有较高的可操作性与重复性。     

基于OpenGL五轴联动数控机床仿真的插补算法及软件实现方法研究

在归纳空间直线和空间圆弧插补数学算法的同时,着重给出了利用直线段和圆弧段拟合插补空间任意曲线的一种新的软件实现方法—双三点共线判别法。该方法应用于正在研制的基于OpenGL五轴联动数控机床仿真系统中,满足仿真系统插补的实时性,并且插补出的任意空间曲线较单纯的直线插补具有更好的光顺效果。     

凸轮轴数控磨削轮廓误差分析与补偿

在分析国内外磨削加工误差分析与补偿研究现状基础上,针对X轴和C轴两轴联动的凸轮轴数控磨削的轮廓误差提出一种轮廓误差分析和补偿策略,以提高凸轮磨削加工精度。基于凸轮轴数控磨削的X-C联动运动模型,推导了由凸轮升程表到磨削加工位移表的数学模型;指出凸轮升程与轮廓的误差变化规律在趋势上具有一致性。基于最小二乘多项式方法对多次磨削加工实验的凸轮升程误差进行一系列拟合处理,得到稳定的、可重复的凸轮升程预测误差;将升程预测误差按一定比例反向叠加到理论升程表中,采用最小二乘多项式法进行光顺,得到光顺的虚拟升程表;利用虚拟升程表对同类型凸轮轴进行磨削加工实验。实验结果表明,砂轮架速度和加速度在机床伺服响应范围之内,凸轮最大升程误差与最大相邻误差降低,凸轮轮廓表面粗糙度值满足加工要求,从而证明该误差分析和补偿方法是正确可行的。     

五轴联动国产数控系统在航空加工中的应用与验证

检测结果表明S试件加工精度合格,证明采用国产高档数控系统替代原SIEMENS-840D系统后的大型双龙门五轴联动铣床的功能和性能均已满足复杂结构件加工要求。该例数控系统国产化替代的成功实施,标志着国产五轴联动数控系统在航空复杂、精密结构件加工中的首试应用成功,实现了国产五轴联动高档数控系统在航空领域生产应用中"零"的突破。     

采用正交函数优化三维自由曲面

自由曲面重建时,一般采用增加控制点个数来提高曲面拟合精度,但控制点的增加会引起曲面连续阶数变低.通过分析传统算法在曲面拟合中的不足,提出采用正交函数的曲面拟合方法,该算法避开不规则数据点进行拟合,保证了曲面的光顺性.当采用3×3阶曲面,36个控制点进行曲面拟合时,曲面重构最大误差仅为0.077 0mm,曲面满足G2曲率连续.实验结果表明,所提出的曲面优化算法,实现了曲面控制点数与曲面光顺和重构精度的最佳匹配,提高了曲面拟合的品质.     

石雕椭圆形廓多轴联动磨削的数学模型

基于复杂型面的型值点,采用椭圆曲线法则,提出椭圆拟合算法,利用该算法来拟合石雕型面,得出雕像的椭圆曲线集合。控制磨削切片的回转角,使磨片的有效切削面为椭圆,通过五轴联动使磨片包络出石雕工件上的椭圆曲线,实现型面的快速精确加工。基于五轴联动数控磨削切机,设计出椭圆型面上磨削点的多轴运动控制轨迹,推导并建立了磨削切片与石雕工件相对位置的多轴联动的数学模型,给出了五轴联动的控制模式。测试结果表明,所提出的椭圆拟合算法、多轴联动数学模型及控制模式切实可行,能高效精确地实现石雕复杂型面的自动化磨削加工。     

摇篮式五轴立式加工中心五轴RTCP精度手动调试方法

对五轴机床来说,五轴空间精度发生变化,导致联动精度降低,从而影响加工精度。文中以摇篮式五轴立式加工中心为例,介绍一种通过手动的方式,使用球头检棒和百分表对该机床的五轴精度的RTCP精度调整的方法。     

基于Mach3五轴CNC软件的并行双向多功能接口设计

为构建一个精简的低成本经济型五轴联动机床数控系统,采用了基于32位操作系统Windows XP为软件平台,设计了并行双向多功能接口板作为步进电动机驱动控制接口,和intel双核心Atom1.6G处理器mini主板组成PC计算机硬件平台,并利用Mach3开放式CNC控制软件完成五轴机床的联动控制.实验结果证明该数控系统可有效实现五轴机床联动控制.     

叶片加工中心B轴结构设计与试验研究

刀具摆动轴B轴作为五轴叶片加工中心的核心部件之一,其结构设计、加工过程中的平稳性、分度的准确性、转速的快慢等将会直接影响加工零件的精度,因此对B轴的设计和研究显得尤为重要。首先介绍B轴的工作原理,并根据整体要求及关键部件的分析计算,提出B轴总体结构方案并进行了结构设计;之后进行五轴叶片加工中心的空运转运动特性试验和加工精度检测试验。试验结果验证了所设计的五轴叶片加工中心B轴在五轴联动插补加工过程中完全可以满足加工件的精度要求。     

五轴联动机床联动精度检测及优化方法

提出一种五轴数控机床联动精度快速检测方法:通过特殊检测轨迹下RTCP检测机床联动精度,依据刀尖点误差轨迹分析并溯源与其他驱动轴不匹配的驱动轴,通过优化驱动轴伺服系统参数提升五轴机床联动精度。通过对比优化前后标准检验试件——S形试件的试切质量,验证了该方法的有效性。     

五轴联动数控加工中的刀具轨迹控制算法

已有的五轴联动数控加工系统往往忽略刀轴矢量插补问题,只是简单地通过对线性轴进行插补、对旋转轴进行跟随的方式来实现刀具轨迹的控制,导致产生非线性误差和刀具碰撞与干涉等问题。为此,提出一种基于刀轴矢量插补的刀具轨迹控制算法。该算法采用大圆弧插补法对加工过程中的刀轴矢量进行控制,同时采用NURBS曲线拟合方法对控制过程中产生的中间点进行处理,并通过对拟合而成的NURBS曲线进行插补来实时计算各运动轴的位置。该算法不仅能够有效地提高五轴联动数控加工的精度,而且可以有效减小数据存储量。仿真和实际加工验证了算法的有效性和实用性,证明算法具有轨迹过渡平稳、非线性误差小的特点。     

龙门式木工雕刻机结构设计与优化

通过综合比较国内外木工雕刻机与五轴联动数控系统的研究技术,对所设计的木工雕刻机采用先进的五轴雕刻技术。利用三维虚拟建模技术,设计雕刻机横梁、床身等机械框架结构;完成雕刻机进给传动系统等主要功能部件的设计。在虚拟建模基础上,完成雕刻机龙门横梁等部件的静刚度优化,在满足雕刻精度的基础上,优化机械结构设计。     

三次B样条小波的曲线拟合研究

针对拟合曲线的精度与光顺性互相冲突,在进行曲线拟合时常以牺牲一方面的质量来使另一方面满足要求的问题,提出了基于三次B样条小波的曲线拟合方法。对控制点坐标的数据信息进行小波处理,剔除高频细节信息,获取低频主体信息,用将近原始控制点一半数目的新的控制点来表示原始控制点的数据特征,既保证了拟合精度又提高了拟合光顺性,从而提高了数控加工的精度。经实例验证,该方法行之有效,为曲线拟合提供了一种兼顾拟合精度、光顺性与加工精度的方法。     

五轴联动加工中心加工梭板零件难点问题的分析及解决

加工中心已成为现代制造业的“主力军”。它以加工精度高、效率高、精度稳定等特点,在工厂、研究所及学校等部门得到了越来越广泛的普及。而五轴联动加工中心可以满足形状更为复杂、工序更多的产品的加工。五轴联动即为加工中心三根主运动轴(X、Y、Z)和两根旋转轴(一般为A、C或     

五轴线性刀路的转接光顺及轨迹生成算法

线性刀路是五轴加工中广泛采用的刀具路径形式。由于线性刀路的切向和曲率均不连续,容易引起机床振动,降低加工质量和加工效率。已有的方法仍然存在一些问题,同步参数化、误差控制以及实时性无法同时满足,在规划进给速度时没有考虑五轴机床的非线性运动学特性。为此,提出了一种新的路径光顺方法。该方法采用2条3次Bézier曲线对线性刀路进行转接光顺,提高几何连续性:一条Bézier曲线对刀尖点位置进行光顺;为了保证刀轴矢量单位化,用2个欧拉角表示刀轴矢量,从球面坐标系映射到平面笛卡尔坐标系,用另一条Bézier曲线对其光顺。接着,给出了基于转接光顺的轨迹生成算法。该算法考虑非线性运动学特性,结合前瞻技术和7段式S型速度规划方法,实时规划出满足伺服约束的平滑进给速度。仿真与试验结果表明:所提出的刀路光顺与轨迹生成算法能够规划出加速度连续的进给速度曲线,提高进给速度,生成的轨迹满足驱动约束,适用于实时环境。     

CIMT 2007新产品新技术先睹为快(下)

桂林机床股份有限公司 在本届机床展会上，桂林机床股份有限公司拿出了最新研制成功的6台高新技术产品，分别是：XK2725／6-5X五轴联动桥式龙门铣床、XK2320／4—5X五轴联动数控龙门铣床、XK2312WT／5X五轴联动数控床身铣床（叶片铣床）、XK715G／3—5X五轴联动数控床身铣床、XK716／2—5X五轴联动数控床身铣床（图7）和XTH7512WD／3卧式加工中心。     

五轴联动抛光机床的研制与应用

零件的表面抛光质量和抛光精度会显著影响其使用寿命和性能,通过五轴联动数控技术和柔性抛光工具对航空航天关键零件表面进行抛光处理是一种新的工艺方法。为了满足关键零件抛光加工的技术需求,研制出五轴联动抛光机床和柔性砂带抛光轮。本文介绍了机床的结构与性能,抛光系统的工作原理以及其在航天航空关键零部件(机匣、桨毂、叶盘等)生产中的应用。五轴联动抛光机床的应用可以改善加工质量,提高生产效率,减少劳动强度,降低生产成本,对航空航天重要零件的抛光加工具有重要意义。     

基于UG/Post Builder开发五轴编程集成后处理器

UG软件自带后处理器所编译的NC代码存在移动轴坐标错乱、G代码关键字缺失等问题,且处理器功能单一,不能满足五轴机床加工需求。应用UG/Post Builder平台,根据特定数控系统和机床结构,通过Post变量设定、G代码模块修改和自定义命令TCL编程,实现了后处理器加工模式判别、刀位跟踪、刀轴长度补偿和坐标移动旋转等功能,开发出集三轴、五轴联动和3+2轴三种加工功能的五轴编程后处理器。该后处理器编译的NC代码,经机床仿真和实体加工操作证明满足五轴加工要求,为五轴编程后处理开发提供了参考范例。     

军民合作助推“智”造 国产数控机床紧追世界水平

<正>高端五轴数控联动机床具有加工精度高、定位准确、切削效率高、复杂空间曲面加工能力强等特点。北京动力机械研究所与大连光洋科技工程有限公司合作,先后攻克了国产机床所存在几何精度、位置精度的测量和调整补偿,数控伺服参数与工艺参数匹配,零件的适应性编程和加工等多个难题,极大地提升了国产数控机床的性能水平,使国产五轴数控联动机床更趋于满足航天产品工艺制造,以及众多军工企业和其他制造业的需求。两家单位合作联姻后试制的第一批零部件,已经达到了国外五轴数控联动机床的加工水平。双方还将继续深