虚拟加工设备的建模和加工过程物理仿真

介绍了虚拟加工设备建模的常用软件,并对虚拟数控机床和刀具的建模进行了讨论.着重研究了虚拟加工过程物理仿真,利用有限元(FEM)法建立了切削力仿真模型,利用多体系统运动学理论建立了虚拟数控机床的运动模型.最后,提出虚拟加工物理仿真技术发展中存在的问题以及未来的研究方向.     

自动上下料机械手运动学分析及仿真

基于数控机床-机械手加工系统的布局及功能,详细分析了上下料机械手的结构,并运用D-H参数法建立了该机械手的运动学方程。与此同时,对该机械手进行了正运动学和逆运动学分析,通过计算验证了,经运动学正解所求得的机械手末端位姿表达式T是正确的。最后,基于用Solid-Works软件建立的机械手三维立体模型,用ADAMS软件对机械手完成自动上下料的过程进行仿真,得到上下料轨迹曲线。仿真结果符合工作过程的实际情况,说明该机械手运动学方程是有效的。     

基于运动学和动力学的圆弧插补轨迹优化

文中通过实测的数控机床圆插补轨迹,提出了由于运动学和动力学引起的插补误差问题,建立了基于转子磁场定向的交流伺服驱动的动态模型,对其进行了仿真,并实测了伺服驱动机构的速度和加速度图,验证了理论分析.在此基础上提出了一种新的插补算法,可以改善由于运动学和动力学问题引起的插补误差.     

BKX-Ⅰ型并联机床的准静力学分析

对基于Stewart平台的BKX-Ⅰ型并联数控机床进行了连续加工期间(非理想状况下)的准静力学分析,并建立了并联数控机床的运动学模型,导出了伸缩杆两端球铰的瞬时支反力、轴向力及伸缩杆所需最小驱动功率的方程,并指出了瞬时支反力对加工精度的影响。     

人体骨盆位姿模拟机构的运动学分析及仿真

根据人体骨盆的运动规律,设计了一种4自由度人体骨盆位姿模拟机构.建立了人体骨盆位姿模拟机构的正运动学模型和逆运动学模型,并推导出了机构的雅可比矩阵.基于机构的运动学模型建立了仿真模型,并采用MATLAB/Simulink对人体骨盆位姿模拟机构进行了仿真分析.仿真结果表明:该机构方案是可行的,能够模拟人体骨盆的运动规律.同时仿真结果也验证了运动学模型的正确性.     

六自由度机器人运动学分析

针对机器人不同运动学的建模方法,以KUKA机器人KR16-2为模型,分别采用Craig和Spong的D-H方法(全称Denavit-Hartenberg方法),建立D-H坐标系,建立机器人运动学模型,求解正逆运动学方程,并利用MATLAB中的Robotics TooIbox工具箱对机器人正逆运动学进行示教验证.通过两种...     

数控机床的误差分析与研究

基于机器人运动学原理,结合齐次坐标变换理论和刀具与工件构成的联结矢量链概念,以一台立式加工中心为研究对象,1建立了包含21项几何误差的数控机床误差模型、同时提出了误差的辩识方法、然后利用平面正交光栅精密测量系统,通过修改数控指令的补偿方法对圆轨迹进行了补偿研究.研究表明机床的加工精度得到大幅的提高.本文所提出的误差模型、辨识方法和补偿方法可推广到其它多轴数控机床误差分析研究之中.     

基于运动学图谱的数控机床设计方法

针对数控机床传统的设计方法制约创新性的问题,提出了基于产品成形加工运动学图谱的数控机床设计方法.在对待加工产品的成形表面、常用的加工刀具和成形方法进行分析的基础上,采用理论计算与实际约束条件相结合的方法,分析得到产品加工所有可能的成形运动形式,在数控机床坐标系中建立其运动学图谱.图谱的多样化决定了设备结构形式的多样化,基于图谱的设计方法可实现数控机床结构的创新设计.以石材异型制品加工设备为例验证了所提出的设计方法.     

数控机床几何误差补偿器的实验研究

介绍一种由单片机控制的数控机床几何误差补偿器.误差补偿的原理主要是运用多体系统运动学理论建立机床几何误差模型,用单片机控制固化在程序存储器内的误差补偿程序完成补偿任务,并通过RS-232C实现数控机床与误差补偿器的通信与数据交换.     

BKX-I型并联机床的准静力学分析

对基于Stewart平台的BKX－I型并联数控机床进行了连续加工期间（非理想状况下）的准静力学分析,并建立了并联数控机床的运动学模型,导出了伸缩杆两端球铰的瞬时支反力、轴向力及伸缩杆所需最小驱动功率的方程,并指出了瞬时支反力对加工精度的影响。     

基于Matlab的牛头刨床运动学分析及通用仿真软件开发

文中建立了牛头刨床的力学模型,基于分析力学原理推导了牛头刨床的运动微分方程。利用MATLAB软件开发了牛头刨床的通用运动学分析软件,并对牛头刨床的运动学规律进行了数值仿真,为该种机床的优化设计提供了理论支撑。     

一种少自由度并联机床在ADAMS中的建模与仿真

介绍了一种少自由度并联机床在ADAMS中的模型建造过程,实现了复杂机械在ADAMS中的虚拟样机建模,并对实际建立的虚拟样机模型进行了仿真。仿真结果表明,建立的虚拟样机模型精确,能够达到仿真精度要求,可获得理想的仿真结果,为并联机床的运动学、动力学、控制等后续研究奠定了基础。     

六自由度并联运动机床奇异性研究

6-PSS并联运动机床的奇异性分析是6-PSS并联运动机床其它分析的基础,也是空间机构学分析的一个难点。本文首先解释了并联运动机床奇异性特征,通过建立6-PSS并联运动机床结构数学模型,实现了参数化设计。利用螺旋理论空间分析的优势,建立了6-PSS并联运动机床的Plücker坐标,方便地给出机床受力Jacobian矩阵,同时利用Matlab强大数学计算功能,精确的分析出并联机床的奇异性空间,降低了并联运动机床奇异分析的复杂性。     

基于ADAMS的三自由度运动平台运动学分析

针对一种三自由度运动平台,实现了复杂机械在ADAMS中的虚拟样机建模,使运动平台的整个运动过程直观化,并对建立的虚拟样机模型进行仿真。仿真结果表明,所建立的虚拟样机模型精确,仿真结果达到预期要求,并为并联机床的运动学、动力学、控制等后续研究奠定了基础,对复杂机构运动学规律的分析研究具有一定的意义。     

PRS-XY混联数控机床运动学仿真件开发

根据PRS-XY型混联机床结构特点构建机床运动学模型,介绍了其运动的逆解和正解过程.在Windows环境下,应用Visual C++6.0调用OpenGL实现了该机床的实体建模和运动学仿真.运动学仿真软件能够实时显示出机床机构形态、模拟出混联数控机床的加工运动过程,可实现并联机构干涉校验,进而保证加工轨迹规划的合理性、...     

三杆混联数控机床的运动学研究

介绍了一种3-TPS(RRR)型混联机床,该机床既可进行立式加工,将工作头旋转一定角度后又可实现卧式加工。在工作头下面安装一个数控转台,并配置自动换刀系统后,机床可进化为一台五轴联动的数控加工中心。在分析其约束机构的基础上,给出了机构的位置、速度、加速度逆解方程及雅可比矩阵的计算公式,并进行了机床的工作空间分析。理论分析表明,3-TPS(RRR)型混联机床运动学方程形式简洁,计算简单,控制计算方便,在运动空间内无运动干涉和耦合,无奇异点和不定形位,可操作性良好,有效工作空间大。     

新型3T2R龙门式混联机床动力学模型

提出了一种以能实现沿X、Z轴平移和绕X、Y轴转动的新型并联机构2-RPU2-UPS作为主体,辅以能实现主体Y轴滑动的直线导轨来共同实现五坐标联动加工的一种新型龙门式混联机床的机构设计方案。运用螺旋理论分析了该机床实现3T2R运动原理,计算出该机床的自由度,进行输入选取与论证,并进行机床机构奇异分析,提出减少奇异的参数设计条件。建立该机床的位置反解数学模型,推导出了该机床的速度雅可比矩阵和加速度分析表达式,求解了该机床的位置反解、速度和加速度。基于虚功原理和该机床的运动学模型建立该机床的动力学模型,并采用Adams软件对该机床动力学进行模拟仿真,模拟结果表明理论结果完全正确。     

虚拟轴机床运动学仿真的建模与开发

对最新研制的 5 UPS PRPU虚拟轴机床机构进行了分析 ,建立了机床的运动学模型 ,并得到了机构的运动学逆解表达式。详细阐述了基于三维机械CAD软件SolidWorks2 0 0 0平台 ,应用VisualBasic编程语言实现该机床实体运动学仿真的方法。为机床的一次性设计成功 ,提供了可靠保证     

面向并联机床的后置处理方法

为了解决并联机床的后置处理问题,克服现有方法开发的难度和工作量大的缺点,提出了直接转化传统数控机床数控代码,得到并联机床数控代码的方法。对5-虎克铰-移动副-球铰／移动副-转动副-移动副-虎克铰并联机床和刀具双摆动5轴数控机床进行运动学分析,得出并联机床动平台的两个可变化的姿态角具有与刀具双摆动5轴数控机床中两个摆动转角相同的性质;然后直接利用智能制造后置处理软件进行后置处理得到刀具双摆动5轴数控机床的数控程序;再经过适当的变换,得到并联机床的数控程序。曲面加工的计算机模拟结果表明,该方法正确、有效。     

Three-dimensional tool radius compensation for multi-axis peripheral milling

Few function about 3D tool radius compensation is applied to generating executable motion control commands in the existing computer numerical control (CNC) systems. Once the tool radius is changed, especially in the case of tool size changing with tool wear in machining, a new NC program has to be recreated. A generic 3D tool radius compensation method for multi-axis peripheral milling in CNC systems is presented. The offset path is calculated by offsetting the tool path along the direction of the offset vector with a given distance. The offset vector is perpendicular to both the tangent vector of the tool path and the orientation vector of the tool axis relative to the workpiece. The orientation vector equations of the tool axis relative to the workpiece are obtained through homogeneous coordinate transformation matrix and forward kinematics of generalized kinematics model of multi-axis machine tools. To avoid cutting into the corner formed by the two adjacent tool paths, the coordinates of offset path at the intersection point have been calculated according to the transition type that is determined by the angle between the two tool path tangent vectors at the corner. Through the verification by the solid cutting simulation software VERICUTwith different tool radiuses on a table-tilting type five-axis machine tool, and by the real machining experiment of machining a soup spoon on a five-axis machine tool with the developed CNC system, the effectiveness of the proposed 3D tool radius compensation method is confirmed. The proposed compensation method can be suitable for all kinds of threeto five-axis machine tools as a general form.