气囊抛光机床自动对刀精度分析

因气囊头为半球形,其与工件相对空间位置关系无法直接用气囊头试切工件获得.因此,提出测头和对刀仪结合的自动对刀系统.通过对刀误差分析,找出该对刀方案的主要误差来源为B轴摆臂回转误差,进而提出使用测头来获取工件的摆放误差和中心点坐标,再利用对刀仪来确定测头和气囊头的相对高度关系的对刀顺序.相比于传统人工对刀,该方法在速度上有极大的提升,在X、Y方向的对刀重复精度均达到30μm,Z方向为5μm,分别提高了40%和50%,具有较好的工程应用价值.     

回转对称微结构光学模具的超精密切削B轴旋转加工工艺

为避免回转对称微结构光学模具加工中产生的毛刺、尖角缺损及表面划痕,提出一种基于超精密切削的B轴旋转加工工艺。通过实验研究加工路径、切削速度、B轴旋转速度及切深等影响微模具面形精度和表面质量的主要因素,优化切削轨迹规划与加工参数,开展了2种微结构模具的加工实验,得到尺寸精度小于1.4μm、表面粗糙度小于14nm的结构完整性较好、表面无划痕的模具。实验结果验证了回转对称微结构光学模具B轴旋转加工工艺的可行性。     

自由曲面超精密车削加工路径优化设计

加工路径优化设计是提高自由曲面超精密车削表面质量和形状精度的关键技术．采用NURBS插补模型进行自由曲面的描述,提出柱面坐标加工模型进行自由曲面超精密车削加工分析,借助矢量数学对刀位点进行刀具参数的优化补偿,并采用螺旋投影驱动方式实现加工路径的规划．对各种类型自由曲面进行加工实验,表面粗糙度达到5．16nm,路径优化设计后加工形状精度提高近10倍实验结果表明,提出的路径优化设计方法可以高效可靠地加工光学质量表面的自由曲面。     

基于双目视觉原理的混联机器人初始点坐标研究

目的获取混联机器人加工初始点的三维坐标,并将坐标应用于机器人的自动对刀过程,提高对刀效率及加工精度.方法基于双目视觉原理进行了理论建模和实验分析,建立双目视觉系统的数学模型,推导出由图像像素坐标到三维坐标的坐标转换关系,利用MATLAB视觉工具箱进行摄像机的标定,并提取出被加工件上目标点的像素坐标,通过点的三维重建获得靶位目标点的三维坐标.结果经仿真与实验,精确获取了加工初始点的三维坐标,相对误差在3%以内.结论该方法应用于雕刻机器人自动对刀系统中,能降低人工对刀危险系数,提高了对刀效率和对刀精度.     

基于圆弧刀补偿加工的平面调制切削技术研究

针对尖刀加工的平面调制微结构表面质量差以及尖刀顶部尖角易磨损的现象,本文系统分析了尖刀在加工平面调制结构时轮廓误差的形成机理,发现了尖刀加工调制表面的轮廓误差大且存在难以补偿的特性,调制结构的轮廓误差与刀尖宽度成正比,与调制的周幅比值(λ/a)成反比．为此,本文提出了采用圆弧刀具结合刀具半径补偿方法以降低平面调制样品轮廓误差的技术方案．实验结果表明,采用圆弧刀结合刀具补偿方法对平面调制结构的轮廓精度提升具有显著作用,相比于尖刀切削,圆弧刀补偿加工的一维调制样品获得了更高的表面质量和轮廓精度．针对幅值a=4μm,周期λ=60μm的平面调制样品,采用圆弧刀补偿加工方案,调制样品的表面粗糙度R_a值由59.66 nm降至21 nm,轮廓误差精度提高了约20%.     

车削加工误差补偿技术的研究

为了克服细长轴类零件车削加工变形对其加工精度的影响,尽可能提高切削效率,研究了根据加工精度要求和车削力大小,确定切削速度、进给率和切削深度的优化组合选取范围.使得工件变形大小不超过允许的极限值,从而满足加工精度要求以及为了尽可能提高加工效率,选择较大的切削用量等2种方案.此时,可根据工件刀触点处变形量的大小预修正原始数控编程刀位,进行误差补偿.车削实例表明,运用误差补偿技术能够实现柔性轴类零件的高效精密车削加工.     

浅谈数控机床切削效率的提高

数控加工作为现代制造业先进生产力的代表,在机械、航空航天和模具等行业发挥着极为重要的作用。在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3～5μm提高到1～1.5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01μm）。而新一代高速数控机床特别高速加工中心的开发应用与超高速切削紧密相关。     

自由曲面多轴加工的刀触点轨迹规划

分析了自由曲面加工误差的产生原因,重点阐述了刀触点轨迹的步长和行距对曲面加工精度的影响,在此基础上提出了一种基于线性逼近误差和残留高度约束的刀触点轨迹规划方法,该方法可以保证曲面加工的精度要求。最后以一张自由曲面为例,考察其刀触点轨迹的分布和连续性情况,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

伺服工作台的修正输入法误差前馈补偿控制

针对特殊形面的高效加工制造，开发了精密快速伺服工作台。在对系统模型进行分析的基础上，对伺服装置进行了ＰＩＤ校正，并提出和实现了修正输入法误差前馈补偿控制，理论分析表明，该控制方法可明显提高系统的精度和动态性能。对批量生产零件具有输入再现性的系统，实施该控制方法无需解析系统的精确模型，也无需占用计算机的实时运算时间，只需通过一次预实验修改输入函数即可完成建模。应用于加工实验，最大加工误差由３６μｍ降低到７μｍ。实际应用表明，该控制方法具有较大的工程实用性和明显的技术效果。     

激光跟踪坐标测量系统的双线法基点自标定

激光跟踪三维坐标测量是一种新型的大范围坐标测量方法.在实际测量中,系统首先要经过标定,确定系统参数,然后才可以进行测量.因此,系统参数自标定的精度直接影响测量的精度.为了分析误差起因,提高标定精度.提出了一种新型的标定方法,用激光干涉仪双直线法来标定测量系统的基点坐标,通过仿真和实验,证明该标定方法可提高激光跟踪系统基点坐标的标定精度.     

机床控制中的双模参数自调整模糊控制器

为提高超精密机床的加工精度,设计了一种双模参数自调整模糊控制器,其能根据误差和误差变化的大小实现两种模糊控制规则的自动切换和参数的自调整.针对所给定的超精密机床交流伺服系统,将该模糊控制器和PID控制器控制性能进行了仿真分析,仿真实验中模糊控制器的动态跟随性能和定位精度都明显优于PID控制器.结果表明,该模糊控制器能很好地适应交流伺服系统的非线性特点,其性能优于PID控制器.     

环境温度影响下交叉杆并联机床的误差分布

环境温度作为影响并联机床加工精度的误差源一直被忽视,为提高机床的加工精度,研究了环境温度影响下并联机床的误差分布特性。用全微分法建立机床的误差模型,根据该模型计算工作空间内各点的径向误差和轴向误差,用Matlab绘制各误差的空间分布图及各离散层上的误差等值图,得到了各误差的分布形态及分布规律,并对误差分布规律进行了试验验证。研究表明,径向误差主要受刀轨半径的影响,轴向误差受刀尖点轴向坐标和刀轨半径的共同影响。工作空间边缘区域径向误差较大,向中心区域递减;轴向误差反之。提出误差等值图可用来分析和估算环境温度对并联机床加工误差的影响。     

基于坐标测量的准双曲面齿轮齿形精度控制

建立了表达准双面齿轮齿形精度的几何模型,计算分析了各加工误差独立存在时对准以面齿轮齿形精度影响的主次及相关性,利用齿面坐标测量值诊断齿轮加工参数误差,并确定误差补偿参数及其修正量。齿轮的补偿加工表明本方法可提高齿形加工精度。     

高等级渐开线样板精密磨削实验研究

渐开线的复杂性与加工、测试中的特殊性一直是渐开线样板制造技术中的瓶颈.为研制高等级渐开线样板,首先探讨了渐开线的成型原理,指出滚轮-导轨式机械展成机构具有渐开线一次成型、驱动精度不影响渐开线的展成精度、误差来源少的优点,适合加工高等级渐开线样板.然后根据渐开线的生成原理,设计了双滚轮-双导轨式渐开线样板测量与磨削装置.最后对一渐开线凸轮试件进行了精密磨削实验,精密测试表明,该渐开线凸轮试件在105mm的展成长度内渐开面的齿廓总偏差不超过0.6μm,齿廓形状偏差不超过0.4μm.实验结果表明,双滚轮-双导轨式渐开线样板磨削与测量装置符合渐开线的成型原理,具备加工与测量高等级渐开线样板的能力.     

直纹面数控侧铣加工算法的研究

针对直纹面叶片的侧铣数控加工,在分析现有加工方法的基础上,提出一种动点滑动寻求最优的刀轴矢量计算方法。通过对三种加工控制方法进行加工误差综合对比与数据分析,得出结果表明所建立的刀轴矢量优化方法正确有效,可明显减小加工中的误差,为进一步提高直纹面叶片加工精度和完善加工工艺奠定了理论基础。     

基于激光追踪仪的精密转台角度标定方法

针对一类大直径精密转台不易采用传统方法实现高精度角度测量的问题,提出了一种基于激光追踪仪空间位置坐标测量的单自由度转台旋转角度的测量和补偿方法.首先依据"不共线的三点确定一个圆"的几何原理,建立了被测点空间位置坐标信息与转台角度之间的映射关系,并分析激光追踪仪的位置测量精度对转台角度测量精度的影响,据此提出了被测点半径长度和测量角度间隔的选取原则,以期充分利用激光追踪仪的位置测量精度实现转角误差的高精度测量;然后利用多项式插值方法获得转台转角误差随转角位形的变化规律,并将误差拟合为补偿函数嵌入控制器中,采用修正光栅输出示数的方式来实现转角误差的实时补偿.将文中方法实施于1台安装有圆光栅的精密转台的标定实验中,结果表明,文中方法可有效校正由圆光栅装配误差导致的角度定位误差,使其由标定前的40″降低至5″.     

50%SiCp/Al复合材料的电弧铣削与铣磨组合加工

为了解决传统方法在高体积分数SiCp/Al复合材料加工中效率不高、易产生表面缺陷的问题,提出了一种电弧铣削与铣磨组合的高效精密加工方法.实验结果显示,采用电弧铣削进行50%SiCp/Al复合材料的粗加工,材料去除率可达6 300mm~3/min,再铸层厚度可控制在100μm以内,对后续精加工不会产生不良影响;采用铣磨进行50%SiCp/Al复合材料的精密加工,可避免产生崩边等表面缺陷,表面粗糙度(Ra)可达0.8μm.针对红外位标器支架的产品加工实验,验证了该组合加工方法的高效性与可靠性.     

超精密数控机床进给系统非线性分析及误差补偿研究进展

从超精密加工的基本需求出发,介绍了超精密数控机床的主要误差源及误差产生的原因,讨论了进给系统中非线性因素对系统动态性能、静态性能及加工精度的影响,综述了进给系统非线性控制策略和误差补偿的研究现状,总结了阶段性研究成果,并对今后的研究方向及关键问题进行了展望,最终提出通过先进控制技术和全息误差补偿技术有机结合提高加工精度的总体思路.     

曲线磨削砂轮廓形的原位视觉检测和误差补偿

为了精确测量砂轮轮廓,分析了一种曲线磨削砂轮廓形快速原位视觉检测的工作原理,设计了砂轮廓形原位视觉检测系统,提出了砂轮廓形精度的测量和量化评定方法.基于自主研发的曲线磨削平台,通过实验验证了砂轮廓形原位视觉检测系统的测量精度.同时,为了提高工件的加工精度,进一步提出了一种砂轮廓形误差的分段量化表征和误差补偿方法,并进行了实验研究.结果表明,所提出的方法能够实时在线补偿砂轮廓形误差,有效提高零件加工轮廓的形状和尺寸精度.     

现代的精密和超精密加工技术

论述了精密加工和超精密加工技术的发展 ,现代精密和超精密加工的加工范畴、加工方法 ,及其在先进制造技术中的作用和地位 ;分析了各种因素对超精密加工精度的影响