超大型构件5坐标加工的坐标后置处理

超大型构件由于其重量和体积大难以采用传统的定位方法进行定位加工 ,只能在进行粗略的放置和固定后 ,用机床来找正工件的位置 ,实现“粗调位置—找正拟合定位—建模—加工”的过程 .因此与常见的 5坐标加工中心不同的是 ,超大型构件 5坐标加工中心的 2个旋转坐标既非转台式也非纯摆头式 ,而且在机床主轴上还要安装测量仪器执行测量工作 ,为此研究开发了专门的坐标后置处理算法 .算法采用仿射坐标系变换的方法描述机床旋转A ,B角后的坐标变换 ,通过将仿射坐标轴与机床坐标轴重合的设置方法简化了变换模型 .算法易于编程实现 .用此方法编制的Ideas的CAM软件的后置处理成功地用于上海磁悬浮列车轨道梁的测量和加工     

并联机床刀位文件生成及后置处理

以6-TPS型并联机床为结构模型,阐述了数控代码生成原理及无干涉刀位文件的生成方法。给出了机床后置处理的公式化描述,建立了后置处理器的系统框架,探讨了后置处理过程中坐标变换和作业空间检验,提出了利用多余自由度优化动平台位姿的策略。研究了通过优化一组刀位文件的综合误差度来确定工件坐标系定位矢量的方法,提出了基于刀轴矢量的Descartes空间插补算法。提出的系统结构及算法已经在多台并联机床开发中得到应用和验证。     

基于3-TPS混联机床的后置处理算法

介绍了一种新型立卧转换式三杆混联机床3-TPS(RRR)混联机床,对该机床的结构进行了分析.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.给出了该机床在实现三轴、四轴加工时的坐标变换过程及变换方程,给出了实现三轴、四轴加工时的后置处理算法及数学模型,并对该机床的立式加工和卧式加工两种情况进行了分析,给出了算法和显式方程.     

五轴复合激光加工机床后置处理方法的研究

本文通过5轴复合激光加工机床坐标系和CAM加工坐标系的关秉,建立了机床运动学模型,并推导了可用于该机床后置处理的坐标转换关系,开发了5轴复合激光加工机床敷控系统专用后王处理程序,经实验验证可以满足五轴联动后置处理的要求.     

车铣复合机床运动学建模及逆解计算研究

机床的运动学模型建立了刀具和工件之间的运动学关系,是计算机床各轴运动控制指令的基础。文章针对传统的D-H变换法、多体理论在机床运动学建模中存在的问题,提出了基于旋量理论的机床运动学建模。根据TMS-200s型车铣复合机床的结构,求出各轴的运动旋量和指数矩阵,结合刀具和工件运动链,由指数积公式求得运动学正解模型,并基于该模型完成了逆解计算;针对逆解中的多解问题,提出了对称区间与非对称区间,分析了加工中旋转轴所有可能出现的解,并根据相邻行变化角最小的原则,有效地避免了旋转轴转角突变的问题;将2种不同方法计算得到的G代码分别在仿真软件Vericut中对自由曲面进行了模拟加工。仿真结果验证了该运动学模型的正确性和逆解算法的可靠性与必要性。     

新型三腿并联机床的速度及加速度分析

东北大学在前期研究的基础上最近又开发了一种新型三腿并联机床 ,该机床可用于立式加工 ,将工作头旋转一定角度后又可实现卧式加工·介绍了该机床的结构型式和特点 ,并对机床的运动学问题进行了研究 ,在分析平行约束机构的基础上 ,推出了相应的位置、速度、加速度等运动学方程 ,并得出了雅可比矩阵的计算公式·理论分析表明 ,该机床的运动方程为显式 ,形式简单 ,计算量小 ,易于进行实时控制·此种机床可望在木制品加工、软金属制品及各种非金属制品加工领域获得较好的应用前景     

五轴机床加工零件轮廓误差预测方法

研究了五轴机床进给轴实际位置预测方法和零件轮廓误差求解方法,在此基础上提出了五轴机床加工零件轮廓误差预测方法。机床进给轴实际位置的预测,通过辨识选定机床进给轴传递函数和读取待加工零件插补指令、将各轴指令输入各轴传递函数获得。零件轮廓误差的求解,通过正运动学变换求解工件坐标系下待加工零件的指令位置轨迹和实际位置轨迹、求解二者之间的轮廓误差来实现。以S形试件为加工零件,以科德KMC600SUMT五轴铣车立式复合加工中心为加工机床,预测了S缘条直纹面A的轮廓误差。刀尖位置误差和刀轴姿态误差引起的零件轮廓误差随着直纹面的位置变化,误差分别在0.04mm和±7×10-5 rad内。研究结果表明:建立的五轴机床加工零件轮廓误差预测方法,可以在加工前实现零件轮廓误差的精确预估,提前判断选定机床是否能够满足零件轮廓误差的要求,为优化加工参数、保证高速加工下的零件轮廓精度提供依据。     

余弦齿轮数控滚切加工研究

本文首先对滚齿加工的基本原理进行分析,为余弦齿廓齿轮的加工新技术研究奠定了运动学基础。其次运用空间啮合理论、离散数学和现代数值分析等方法,建立机床与齿坯间的空间位置关系坐标系,并编制相应软件进行加工仿真实验。     

基于电子齿轮箱的内齿珩轮强力珩齿轮廓误差补偿控制研究

多轴控制系统的轮廓误差具有强耦合特点，由于是多轴联动产生的结果，仅提高单轴的跟踪精度不一定能降低轮廓误差。为降低珩齿多轴控制系统的齿面轮廓误差，进一步提高珩齿的加工精度，文章提出一种简单有效的补偿控制策略。分析珩齿机的机床结构，根据珩齿多轴电子齿轮箱(electronic gearbox, EGB)控制系统的数学模型推导出基于齿轮啮合原理和坐标变换的齿面轮廓误差数学模型，并设计出一种简单的齿面轮廓误差补偿控制器。仿真和实验结果表明，所提出的补偿控制策略对降低齿面轮廓误差有显著的效果。该文方法对提高珩齿实际加工精度具有一定的指导意义。     

一类由球带函数诱导的矩阵函数的MPW（Ⅲ）

介绍了变比齿扇加工原理，给出了其运动方程，提出了一种基于视觉效果的齿扇轮廓表示方法，解决了齿扇加工过程中信息量难以表达的问题，基于这种表达方法，介绍了有关布尔运算算法和轮廓生成方法，并针对齿扇加工特点从二维图形构造三维实体，大大简化了仿真计算，提出了一种快速有效的图形更新算法，使加工过程实时跟踪成为可能。     

硬脆材料超声辅助复合加工机床及其工艺研究

针对硬脆材料硬度高、脆性大、可加工性能差,采用普通加工方法难以进行复杂曲面加工的问题,提出了一种新型的复合加工机床结构,具有五轴铣削、超声辅助磨削和电火花加工等复合加工能力.提出了非接触式旋转超声辅助磨削加工方式并对原型装置进行开发,利用电磁转换式供电方法,实现超声电源和振动系统间的非接触供电,并对相关参数进行了设计.开发了基于复合加工的开放式数控系统,实现了放电粗加工、旋转超声辅助磨削加工和脉冲放电加工方法的集中控制、协调和融合.最后通过实验验证了机床的复合加工能力,证明了硬脆材料复杂形面的超声辅助加工能力.     

基于粒子群算法的涡旋体三坐标仪检测数据处理方法研究

粒子群算法是一种新出现的进化算法,相对其它进化算法,它收敛速度快、规则简单、编程易于实现.本文提出了一种利用三坐标测量仪检测涡旋型线的数据,基于粒子群优化算法技术来评价型线轮廓度误差的数据处理方法.该方法优点在于在涡旋型线轮廓度误差评定过程中能自动实现加工基准与测量基准的适应性调整,以此分离加工基准与测量基准之间的位置误差,消除位置误差对轮廓度误差评定结果的影响.经实际应用证实,该方法简便、合理,为科学地评价涡旋型线轮廓度提供了依据.     

NURBS曲线机床动力学特性自适应直接插补

提出了一种具有机床动力学自适应能力与曲线前瞻控制能力的NURBS曲线插补算法．算法通过分析加工曲线的几何特征与机床的动态特性,获取曲线插补的前瞻控制信息;并用于指导实时插补．整个插补分两个阶段,首先通过曲线性态与机床特性,运用遗传算法,获取曲线中特殊点的信息,作为曲线插补的前瞻控制信息;然后依据此信息,在实时插补中对插补速度进行校验调整,实现高速曲线插补．该算法较目前同类算法有三个优点：具有机床适应性,能在不同的机床上均可加工出高质量的工件;加工轮廓精度高,进给速度可随曲线曲率自适应调整,保证了插补的轮廓精度;速度波动小,既保证了加工件的表面质量,又避免对机床造成过量冲击．     

曲线磨削无干涉的近似法向跟踪算法

针对法向跟踪曲线磨削加工中砂轮与工件的干涉问题,提出了自动避开干涉的近似法向跟踪磨削算法,并对其进行数学建模.同时,结合生产实例,在数控曲线磨床上进行了实验验证.结果表明,所提出的算法能够实现基于最佳法向跟踪角的法向跟踪曲线磨削,可以找到磨削加工中工件曲线轮廓的干涉点,并且计算出砂轮避开干涉的最佳法向跟踪角和工作台旋转角度,从而实现对任意复杂曲线轮廓的磨削加工.     

基于变尺度法的机床平面度误差轮廓重构算法

为了解决国内机床导轨安装表面平面度检测无法实现数字化描述这一问题,基于变尺度原理,提出了全新的机床导轨安装面平面度误差检测方法,通过将多段具有重合区域的短安装面拼接起来实现安装表面全长测量.同时设计出了检测仪,给出了测量原理,利用基准板、测量仪和机床导轨安装表面间的几何关系,建立了算法的理论模型,开发出机床导轨安装表面平面度误差轮廓重构算法,并对算法进行了仿真.结果表明,算法可以精确重构出机床导轨安装面平面度误差轮廓.     

直线驱动型Delta并联机器人运动学研究

与旋转驱动型相比,直线驱动型Delta并联机器人具有更大的工作空间和更好的结构刚度,但其运动学分析算法研究较少且复杂。针对上述问题,本文在简化直线驱动型Delta并联机器人运动模型的基础上,提出基于坐标关系的运动学问题求解算法。首先简化直线驱动型Delta并联机器人结构,并进行结构建模;然后设定空间坐标系,将机器人的结构关系转化成坐标关系;最后根据其坐标关系,建立三元二次方程组,求解运动学关系。其中,方程组多解取舍问题可通过约束条件的限制有效解决。实验结果表明,本文算法简单合理、鲁棒性好,使用价值高。     

CNC系统逐点比较直线插补的新算法

插补技术是机床数控系统的核心技术,逐点比较直线插补法是直线轮廓的插补算法之一,其算法的优劣直接影响零件直线轮廓的加工精度和加工速度.文章在传统的逐点比较直线插补算法的基础上,提出以八方向进给取代传统的四方向进给,研究了偏差最小的走步方向的实现方法,同时研究了保证数控机床坐标进给连续的偏差递推计算过程.结果表明,新算法可以提高零件轮廓的逼近精度且减少了插补计算次数,从而提高了零件直线轮廓的加工精度和加工速度.     

基于ADAMS平台的多轴联动线切割机器人逆运动学分析

为扩展空间复杂曲面零件的加工方法,实现复杂曲面零件的高效、绿色加工,提出了利用串联机器人手臂代替线切割机床工作台以及其他附属多轴联动设备构建多轴联动线切割加工机器人的方法.建立了多轴联动串联型线切割机器人的数学模型.借助ADAMS平台建立了复杂曲面线切割机器人的虚拟样机,进行了逆运动学分析与优化,验证了机器人机械结构的合理性,为多轴联动线切割机器人的快速设计与制造提供了理论依据.     

双摆头五轴龙门数控淬火机床后置处理算法研究

针对双摆头五轴龙门数控淬火机床对汽车覆盖件模具进行感应淬火的要求,采用UG8.0的加工模块生成所需淬火模具感应线圈的运动轨迹;推导了该淬火机床的后置处理算法,其中包括机床A、C旋转轴旋转角的优化选择策略及其算法。开发了基于VC++6.0的专用后置处理软件,并通过VERICUT7.0数控加工仿真系统对淬火加工过程进行了仿真,验证了后置处理算法的正确性以及实用性。     

螺旋锥齿轮机床五轴联动数学模型创成算法

研究螺旋锥齿轮机床五轴联动数学模型创成新算法;通过空间运动等效转换,得到准双曲面齿轮加工由机械型机床向五轴联动机床转换的解析解公式;用麦克劳林级数拟合机床各轴的非线性运动方程,推导出螺旋锥齿轮制造最复杂的工艺方法即HFT(Hypoid format tilt)加工方法下螺旋锥齿轮机床五轴联动数学模型。由五轴联动运动方程在机床坐标系下虚拟制造准双曲面齿轮齿面与GLEASON公司的理论齿面进行比较,通过对比验证五轴联动数学模型的准确性与精度。研究结果表明:本文提出的螺旋锥齿轮机床五轴联动数学模型创成新算法原理正确,转换精度高。