用于大型五轴加工中心空间测量、补偿以及动态性能测量 全新航天型MCV－5000系列激光测量系统

全新的MCV-5000系列是专为大型五轴加工中心完整的体积测量及补偿而设计的。可以测量静态定位误差、角误差、旋转轴误差，以及动态性能。体积定位误差包括了3个直线位移误差、6个直线度误差以及3个行度误差。角误差包括了每个轴的上下角偏、左右角偏以及滚动角误差。旋转轴误差包括了五轴机床的转动的A、B、C轴。动态性能包括了圆和非圆的轨迹测量，是为调整伺服参数、向前进给、预览、速度、加速度以及机械振动而设计的。     

五轴数控机床空间误差测量、建模与补偿技术研究

正五轴机床相比于三轴机床,它能加工各种复杂表面,具有更高的生产效率、更好的灵活性和更少的装夹时间。然而,两个旋转轴引入了更多的几何误差,譬如旋转轴轴线的位置误差和平行度误差等,导致了五轴机床有较大的空间误差。本研究旨在首先测量和辨识五轴机床平动轴和旋转轴的所有41项几何误差元素,然后对机床的空间误差建立数学模型,最后对机床的空间误差进行补偿,从而提高机床的整体精度。     

用于大型五轴加工中心空间测量、补偿以及动态性能测量全新航天型MCV-5000系列激光测量系统

展位:W2-907全新的MCV-5000系列是专为大型五轴加工中心完整的体积测量及补偿而设计的。可以测量静态定位误差、角误差、旋转轴误差,以及动态性能。体积定位误差包括了3个直线位移误差、6个直线度误差以及3个行度误差。角误差包括了每个轴的上下角偏、左右角偏以及滚动角误差。旋转轴误差包括了五轴机床的转动的A、B、C轴。动态性能包括了圆和非圆的轨迹测量,是为调整伺服参数、向前进给、预览、速度、加速度以及机械振动而设计的。航天型激光测量系统为测量体积定位误差使用最新的激光矢量技术。设置及操作非常容易,也很紧凑、效率高及…     

机床旋转轴转角定位误差测量与补偿方法

机床旋转轴转角定位误差占旋转轴误差较大比重,研究旋转轴转角定位误差对提高旋转轴精度有重要意义。利用API公司生产的角摆检查仪和6D激光干涉仪测量出五轴数控机床摆动轴和水平转台的转角定位误差,基于HNC-8数控系统的开放性特征,根据旋转轴转角定位误差插补原理,在HNC-8数控系统内部开发了旋转轴转角定位误差补偿模块,最后进行补偿实验,验证了该补偿模块的有效性。     

基于球杆仪的五轴数控机床误差快速检测方法

几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同一平面不同位置进行两次圆轨迹,辨识出4项平动轴关键线性误差;针对五轴机床的转台和摆动轴,设计基于球杆仪的多条空间测试轨迹,完整求解出旋转轴12项几何误差。实验结果显示,所提方法获得转角定位误差与激光干涉仪法最大误差为0.001 8°,利用检测结果进行机床空间误差补偿,测试轨迹偏差由16μm降至4μm,为补偿前的25%,验证了方法的有效性。提出的五轴机床几何误差检测方法方便、便捷,适用于工业现场。     

五轴机床旋转轴动态反向误差的球杆仪测量方法研究

提出了一种利用球杆仪测量五轴机床旋转轴动态反向误差的新方法,该方法通过一个旋转轴和一个平行于该旋转轴轴线的直线轴进行两轴联动动态测量,测量路径是由球杆仪运动的球面和两联动轴运动的圆柱面相交得到的空间曲线,工作台侧小球设置在圆柱面切线上;通过误差敏感性分析和误差轨迹仿真对比分析,证明了该方法对旋转轴的动态反向误差能够达到充分敏感,并且能够适用于尺寸范围更广的旋转轴;通过在双五轴镜像铣机床上的测量实验,验证了该方法对旋转轴的动态反向误差测量识别的有效性。利用该方法指导旋转轴的伺服调试优化,有利于提高旋转轴的动态反向精度。     

基于激光干涉仪的旋转轴误差快速检定方法

为了提升五轴数控机床各旋转轴精度,解决旋转轴几何误差难以测量的问题,提出了一种基于激光干涉仪的旋转轴几何精度快速测量方法。该方法针对AC双转台和BC摆头转台的结构特性,采用旋转轴与直线轴联动的测量技术,可以避免传统测量方法对旋转轴中心的依赖性,推导了测量中直线轴转角误差与直线度对旋转轴几何误差约束关系,在保证精度的同时减少了测量过程中的设备安装调试时间,实现了五轴机床旋转轴转角误差、重复转角误差以及反向间隙的快速测量和补偿。对实际五轴机床AC双转台几何精度进行检定,提高了旋转轴的几何精度,实验证明该测量方法具有很强的工程应用价值。     

四轴数控机床误差综合建模原理及分析

详细分析了机床运动副的误差运动，利用基于齐次坐标变换的方法分析并给出了一台既包含移动副又包含转动副的四轴数控机床的误差综合数学模型，此模型中不仅包含了机床的几何误差且包含了热误差共计46个误差元素。本数学模型的建立方法可为其它类型的四轴及各种五轴数控机床的误差综合建模分析及误差补偿提供参考。     

考虑热误差的双转台机床工艺误差谱预测方法

五轴数控机床的几何误差和热误差是影响工件加工精度的两个重要因素,对这些误差因素进行分析可以有效提高薄壁件工件的加工精度。本文首先基于齐次坐标变换法,建立了双转台五轴数控机床的旋转轴几何误差模型;然后基于对标准球进行在机接触测量,辩识得出两旋转轴的12项几何误差,这些误差考虑了两旋转轴之间的相互影响和其热误差的影响;最后分析五轴数控机床加工空间的几何误差场,在该加工空间内几何误差从中心到外侧逐渐增加,当A轴旋转角度增加时,误差的最大值也随之增加。与其它位置误差辨识方法相比,本方法的测量精度符合加工要求,测量时间只需要30 min。     

NUM数控系统在五轴插补上的特点

NUM数控系统以其功能的复杂性、开放性和灵活性而著称。在五轴加工机床上,表现出的功能及特点如下:(1)RTCP(RotationAroundToolCenterPoint:绕刀具中心点旋转功能)　本系统以刀具中心点为基准进行自动补偿,它可根据被加工曲线在空间的轨迹,自动对五轴机床中的旋转轴进行补偿,以确保球形刀具的中心点在插补过程中始终处在轨迹上。该功能同时激活倾斜面功能。RTCP功能被安装在PC机上并在Windows环境下运行。安装时产生一个包含描述旋转轴运动的宏程序。(2)N/MAutoFunction(N/M自动功能)　在五轴机床插补时,允许最多5个轴用手动进行…     

基于错位塔形工件的旋转轴几何误差辨识

旋转轴的几何误差直接影响五轴机床的加工精度，但由于其误差项多且高度耦合，因此辨识难度较大。提出了一种工件切削在机测量方法，用于辨识五轴机床旋转轴6项与位置相关的几何误差。设计并加工一种错位塔形工件，它由三层错位叠加的矩形块组成。在工件不同层级的底面与侧面布置测点并进行在机测量，基于空间误差模型推导出每项误差的辨识原理与解析解，并采用蒙特卡洛模拟进行不确定性分析。最后，通过与球杆仪误差辨识方法进行对比验证，线性误差E_XC,E_YC与E_ZC的辨识结果偏差最大为2.7,-1.7与-1.3μm；角度误差E_AC,E_BC与E_CC的辨识结果偏差最大为1.3″，-0.6″与-2.1″，两者辨识平均吻合度达95.4%。本方法通过工件切削与在机测量，每项误差的辨识原理与解析解形式简单，可辨识实际工况下的旋转轴6项位置相关的几何误差。     

双转台五轴数控机床误差实时补偿

以双转台五轴数控机床为对象,建立各移动轴和旋转轴运动的数学模型,以工件坐标系为基础坐标系,应用齐次坐标系变换理论,推导任一时刻各轴运动在工件坐标系中的位置误差数学表达式.针对五轴机床的移动轴和旋转轴同时运动存在耦合的情况,提出一种分步实施的解耦补偿方法,即在实施误差补偿时首先进行姿态误差补偿,通过旋转轴的旋转运动将工件的实际姿态调整到与理想姿态相同,然后通过移动轴的平移运动进行位置误差补偿,并相应建立五轴机床误差补偿数学模型.通过仿真分析和对曲面零件的实时补偿加工试验,明显提高加工精度,并有效避免直接进行补偿加工过程中可能带来的运动干涉情况,从而验证该五轴机床误差补偿数学模型及其实时补偿的可行性和有效性.     

精密机械三维误差测量与补偿

机床的工作台移动误差可分为直线位移误差与空间误差，机床的直线位移误差是与轴线方向相同的定位误差，一般形成的原因包括丝杠的节距误差与线性编码器误差。空间误差则是在空间中无需与各轴运动方向相同的定位误差。这些误差一般为空间向量，其组成包含上述的直线位移误差(Linear displacement error)、垂直直线     

基于球杆仪的五轴机床空间圆弧误差建模及补偿方法

针对自主研发五轴数控机床进行空间圆弧误差的研究,建立了旋转轴和直线轴误差数学模型,依据该模型进行误差因素分析。采用球杆仪作为测量仪器,进行空间圆度的测量,并对建模的数学模型进行验证。分析误差项与误差因素之间的关系,针对反向越冲和伺服不匹配进行误差分析,基于五轴高端数控系统,指明了一种可以通用的机床误差项补偿方法。通过进行实验数据对比,验证该补偿方案效果良好。得出误差项间相互耦合的结论,并且发现调整误差项先后顺序会对总误差值产生影响。     

五轴数控机床旋转轴安装误差测量辨识方法

为了方便快捷、准确地测量五轴数控机床旋转轴的安装误差,提出一种基于旋转轴综合误差测量的安装误差辨识方法。该方法借助于五轴数控机床的RTCP功能,测量某点绕旋转轴转动过程中的理论坐标与实际坐标的综合误差数据,通过误差数据的平面圆和直线拟合,实现了安装误差的分离和辨识,包括2项位移误差和2项垂直度误差。试验结果表明,该方法计算准确,可用于机床旋转轴的装配调试精度分析。     

非正交三转动二平动五轴机床运动学分析

针对旋转轴非正交三转动二平动的五轴机床,提出一种通用的机床运动学分析和求解的方法,并把该方法推广到任意结构的三转动二平动五轴机床的运动学分析中。分析旋转轴正交和非正交的五轴机床的结构,将绕空间任意轴旋转的非正交结构机床的运动学变换统一到旋转轴正交结构机床的运动学变换中。对自由曲面和整体式叶轮的刀位文件进行后置处理,并利用Vericut软件进行加工仿真验证,证明该运动学分析方法的正确性。     

五轴加工奇异问题分析与非线性误差控制

在计算机辅助制造软件中进行五轴加工编程时,后置处理反求旋转轴角度存在无解,即五轴加工的奇异问题,具体表现为旋转轴运动产生突变、非线性误差增大、加工质量下降。以A-C型五轴机床为例,通过研究刀轴的运动过程,证明C轴的转角是奇异问题产生的原因。基于该结论提出一种新的检测奇异刀位点的刀轴分量k值遍历法和基于刀轴矢量插值与样条曲线拟合的非线性误差控制方案。通过S样件的五轴加工实验表明,相比于线性插值,所提方案在奇异区域内误差显著减小,曲面更加光滑,加工效率有所提高。     

数控机床几何精度综合解析与试验研究

以对机床精度影响较大的几何误差为对象,通过理论与试验相结合,对其进行较深入的研究。基于多体系统理论,综合考虑各轴定位误差、直线度误差以及角度误差等几何误差元的耦合作用,提出一种机床综合误差建模方法,并在机床坐标系下建立三轴数控机床综合误差模型。通过利用激光干涉仪的大量试验得出定位误差、直线度误差以及角度误差曲线,分析证实定位误差相对于直线度误差和角度误差影响更为显著。以此为基础,进一步研究工作空间综合误差在各轴各误差元耦合作用下的分布和演变规律,发现综合误差在某轴向的分量与该轴的定位误差非常接近,给出定位误差是影响综合误差的决定性因素的结论。机床几何精度的分析对于机床精度补偿方法的选取与运用具有理论和实际意义。     

双转台五轴机床运动学分析及非线性误差研究

建立正确的A-C型五轴联动机床的WCS(工件坐标)和MCS(机床坐标)之间的矩阵转换关系,从而得出刀轴矢量和机床两个转轴的转角之间的映射方程,对于理解机床运动和CAM系统是至关重要的。由于旋转轴运动及CNC的平动轴线性插补、旋转轴跟随插补,导致五轴铣削过程会不可避免地产生非线性误差,详细分析了非线性误差产生的原因,舍弃线性插补而采用刀轴矢量平面插补,通过机床的逆运动学方程计算刀位的插补点和新的插补矢量,经CAM后处理系统转换成NC数控程序。最后给出一个实例进行分析和MATLAB仿真,验证了运动学推论和减小非线性误差策略的正确性。     

五轴数控机床几何误差建模方法研究

五轴数控机床是实现工件复杂表面精密加工的重要设备,而机床本身精度是保证加工精度的重要前提。以一台大型五轴数控加工机床为研究对象,分析各项误差,应用多体系统运动学理论,建立移动轴与旋转轴的几何误差数学模型,推导出刀具相对工件坐标系的位置与姿态误差表达式,为误差补偿提供精确数学模型,提高机床加工精度。