3-TPS混联机床刀具长度补偿算法

介绍了一种新型立卧转换式三杆混联机床3-TPS混联机床,对该机床的结构进行了简单描述.该机床具有工作空间大、立卧转换、五轴联动、五面加工等特点,并具有加工中心的功能.根据3-TPS混联机床的特殊结构,对该机床在实现三坐标立式、卧式加工、四坐标加工及五轴联动加工时刀具长度补偿算法进行了研究,给出了各种加工情况下的刀具补偿算法,建立了刀心点与刀具长度补偿值之间、三根杆的伸长量与刀具补偿值之间的关系.     

新型三杆五自由度虚轴机床五坐标加工数学模型

研制了一种新型三杆五自由度虚轴机床,建立了五坐标加工数学模型·利用刀具轴线与加工轨迹上曲面法向量的关系及三杆虚轴机床平动的特性,确定了三驱动杆的长度及两驱动轴的转角·该表达式为显式,形式简单,计算量小,易于实现机床五坐标加工的实时控制·另外给出了机床运动学正解及雅可比矩阵·正解及雅可比矩阵为显式,为机床的灵巧性分析、速度分析及误差补偿提供了条件·这种虚轴机床可以实现复杂形面的五坐标加工·     

主轴倾斜式多轴切削加工误差分析

五坐标数控机床的曲面加工一直是加工中的难点,本文分析了双旋转主轴头机床误差产生的主要来源．我们依据三坐标切削加工所设定的步进长度,对于多轴路径加工的步进长度进行分析,在理论上推导出了最大容许误差,并给出相关误差的计算公式,为正确地预测加工误差提供了理论上的依据,本方法易于编程,计算结果准确。     

机床误差的正交光栅检测及分离

提出一种提出了利用平面正交光栅进行几何误差检测的方法。以CINCINNATI750三坐标立式加工中心为对象，建立了包含21项几何误差的数控机床误差分离模型以分离出机床的单向误差。所提出的误差参数分离模型可以推广到多轴数控机床的误差分析上。测量实验表明该误差分离模型是可行的。该方法具有测量精度高，误差参数分离准确的特点。     

任意曲面叶轮五坐标数控加工刀具轨迹生成

以任意曲面叶轮五坐标数控加工为背景，根据叶轮的几何形状，提出了一种高效的侧铣加工刀具－鼓锥形刀，基于鼓锥形刀的等残留高度刀具轨迹计算方法，使刀具按相邻轨迹的加工所形成的残留高度相等，加工效率提高，解决了等残留高度法生成刀具轨迹中的核心问题，并对刀具轨迹间距的计算提出了改进算法，计算精度提高，对任意曲面叶轮叶片五坐标数控加工刀具轨迹进行了计算，并与球形刀等参数法作了比较，结果证明，采用鼓锥形刀等残留高度法，所生成的刀具轨迹长度是球形刀等参数法刀具轨迹长度的1／3，加工效率是采用球形刀等参数法的3倍。     

智能刀具预调仪的开发

刀具预调测量仪作为数控机床必不可少的配套仪器．越来越成为发挥数控机床效率的关键因素。该仪器主要用于测量数控刀具几何参数，检测刀具磨损量及破损情况。为形成数控机床的刀具信息库提供数据信息，从而达到减少机床停机时间、降低刀具成本、便于组织生产的目的。本课题所开发的设备可实现刀具测量的自动化、图像处理的数字化、智能化，人机交互性好；采用模块化绿色设计，可以灵活地组合成高、中档次的产品。开发的具体内容主要包括：     

数控机床空间误差分析及补偿

通过分析数控机床的空间误差及其建模结果,提出将数控机床在某一坐标方向的误差看成是由机床3轴方向的运动在该方向上分别产生的误差之和,这样3个坐标方向的误差可以分解为9项包含若干误差元素的综合误差;同时提出了可以快速测量这9项误差的分步对角线测量方法.通过测量和补偿实验,验证了用这9项误差进行空间误差补偿的效果.     

单摆角五轴数控机床摆头几何误差测量与精度验证

摆角精度是影响五轴数控机床加工性能的关键因素,而对摆头各项几何误差进行准确测量是机床实际应用过程中的重要技术环节。该文以一台用于航空发动机机匣加工的单摆角五轴数控机床为研究对象,对其摆头几何误差进行了测量,并完成了精度验证。首先,介绍了摆头直驱五轴数控机床的整体结构,针对主轴端面至A轴回转中心距离偏差、摆头摆动扇面与YZ平面偏差和主轴轴线与A轴轴线高度差等摆头主要几何误差,提出了实用的测量方法,并开展了相应的测量实验;其次,对摆角定位精度进行了检测并分析了相应的位置偏差;最后,完成了机匣模拟试件切削。检测结果表明试件符合加工要求,充分证明了样机具有良好的摆角精度。该文所提出的误差测量方法为提升五轴数控机床的实际加工性能奠定了基础。     

五坐标数控加工的非线性运动误差分析与控制

分析了五坐标联动数控系统采用线性五轴插补运动时,与实际的空间非线性连续轨迹之间的理论加工误差;用空间解析几何、齐次坐标变换建立了双转台结构五坐标机床的运动变换数学模型,并结合五坐标数控机床加工过程的线性插补原理,建立了该类五坐标机床的非线性运动误差估计模型,提出了一种非线性误差控制策略.通过仿真分析和试验加工对该模型和控制策略进行了验证.     

螺旋锥齿轮空间曲面NC加工插补误差分析

基于空间曲面共轭原理，建立螺旋锥齿轮的齿面矢量方程，由空间坐标系的变换，确定出刀具相对工件的位置和姿态，实现刀具与工件的相对运动，在综合考虑齿面形状、刀具形态及机床结构等因素的基础上，分析了五坐标螺旋锥齿轮面NC过程插补误差，建立考虑齿面NC插补误差的螺旋齿轮数控加工方法，计算结果与加工实验结果基本一致。     

精密切削加工中表面粗糙度的在线检测

本文研制了一种光纤表面粗糙度在线测量系统,通过涡流测微仪和步进马达控制系统,可以补偿由于工件尺寸变化、机床导轨几何误差和主轴部件的振动造成的光纤探头和被测工件表面之间的距离变化,使光纤测量仪的输出只反映已加工表面粗糙度的变化。该测量系统能识别出金刚石刀具切削铝合金时,影响加工表面粗糙度的主要因素是积屑瘤和振动。同时还可以用在线监测加工表面粗糙度的方法来监测刀具的磨损。     

加工中心机械手无法取出刀具的维修

加工中心的自动换刀装置(ATC)有两种常用类型的换刀方式,一是刀具从刀库中直接由主轴交换,二是依靠机械手完成主轴与刀库上刀具的交换。第一种换刀方式适用于小型加工中心,刀库较小,刀具较少,换刀动作简单,出现掉刀,机械手无法从主轴和刀库中取出刀具,换刀错误等故障时容易发现并能及时排除。取刀,换刀错误是一种危险的故障,由于无报警,机床将继续工作,直到发生设备事故报警。由于换刀与众多位置开关和PLC控制程序及CNC处理过程有关,应重点检查这几部分。手工将实际刀具刀位调整到与控制系统中的一致,再执行换刀。     

数控机床加工过程综合误差数学模型

针对影响数控机床加工精度的几何误差和切削力导致的误差,识别出了三轴数控铣床加工过程中的21项几何误差元素和35项切削力误差元素,应用齐次坐标变换原理,推导出了各部件存在误差时相对于相邻部件的齐次坐标变换矩阵。由于加工过程中的数控机床可以看成是一个传动链,链的一端是工件,另一端是刀具,并且工件的理论被切削点和刀具的理论切削点在机床基本坐标系中的坐标是相同的,根据此关系,推导出了包含几何误差和切削力误差的数控机床加工过程综合误差数学模型。     

基于主轴空运行自激励的数控机床激励方法

针对工作台空运行自激励难以对机床主轴进行有效激励的问题,提出一种基于主轴空运行自激励的数控机床激励方法,主要利用主轴旋转过程中产生的偏心冲击力对机床进行激励,尤其是对主轴部分进行激励.对主轴空运行自激励运动方式进行了设计,同时对设计过程中可能存在的影响激励效果的因素进行分析,主要针对主轴空运行自激励方式设计中冲击速度的选取以及不同刀具对激励效果的影响进行实验分析.相对于工作台空运行自激励,该方法可以对机床主轴结构进行有效激励;而相对于敲击实验方法,主轴空运行自激励是在机床运动状态下进行的,能更准确反映机床结构在工作状态下的动态特性.     

论机床加工中的精度补偿技术

在机床对零件进行加工的过程中,主轴回转误差、导轨误差、机床和部件刚度、切削刀具的磨损以及热变形等,这些因素都会影响机床的加工精度,从而产生加工件有尺寸误差的现象,所以对机床加工过程进行精度补偿这是十分必要的。该文将以数控机床为例,从误差防止和误差补偿两方面入手,对机床加工过程中的精度补偿技术进行阐述,分析目前提高数控机床精度补偿技术存在的问题。     

分布式多轴联动CNC系统的研究

本文针对目前经济型数控机床的数控系统.由于其功能有限.而使用途受到限制这一问题.研究出具有坐标扩展功能的六坐标经济型数控系统.并可以应用到多坐标机床及小型多功能机床等。     

西门子数控系统伺服电机负载等附加实际值读取

随着现代科技的不断发展,数控机床在机械制造领域起到了举足轻重的作用。在实际的生产中数控系统的种类比较繁杂,本文对西门子数控系统中伺服电机负载等附加值的读取功能进行阐述。在实际生产中由于毛坯件外表粗糙或操作者对刀不准,进刀量大小不定的情况时常发生,致使刀具受损并且使机床的精度走失,     

五坐标虚拟轴数控机床运动控制算法的研究

在深入分析一种具体的五坐标虚拟轴数控机床的串并联混合结构的基础上,阐明了CNC系统软件中机床运动控制的基本原理,并给出了相应的运动控制算法,推导出了实轴实际运动的位置公式.根据该算法编制的数控软件已成功应用于实际的虚拟轴机床.     

基于四自由度并联机构的数控机床研究

介绍一种基于混合型四自由度并联平台机构平发的五坐标并联机床,由于其独特的机构设计,与基于Stewart平台的并联机床相比,X方向的进给运动与运动平台分离,改由工作台单独进给,因而其工作空间成倍增大,采用龙门框架结构和滚珠丝杠支承方案使机床获得更高的刚度,给出了该机床运动学逆解,控制系统采用基于PC的数控系统进行五轴三联动控制。     

数控车床的几何误差

本文给出了数控车床的几何误差模型和一台数控车床的实测数据。由于选择通过主轴旋转轴线的水平面作为测量平面,同时把激光测量元件安装在刀具的位置,从而使得测量工作和公式推导大为简化。实验数据表明,数控车床的几何误差值可以大大超过人们估计的值;非实时的补偿可以显著地减小数控车床的几何误差。