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。     

螺旋锥齿轮数控展成轨迹生成及直接插补算法

给出了螺旋锥齿轮五坐标NC展成加工运动和直接插补算法，该直接插补算法以NC原理上的最小步长逼近展成轨迹，可获最大展成运动精度，在综合考虑展成允许误差，机床动力特性及伺服驱动能力的基础上，给出了进给速度的限制修正及平滑处理算法，该算法可作为螺旋锥齿轮数控机床数控系统核心处理算法。     

CNC 系统中空间抛物线的五坐标迭代插补法

建立了任意空间抛物线的数学模型和五坐标的编程模型,提出了空间抛物线的迭代插补方法及旋转坐标和线性坐标的插补方法,推导出速度误差、弓高误差和旋转坐标误差的误差估计公式,实例分析表明,该方法具有较小的速度误差和轨迹误差．     

CNC系统中空间抛物线的五坐标迭代插补法

建立了任意空间抛物线的数学模型和五坐标的编程模型，提出了空间抛物线的迭代插补方法及旋转坐标和线性坐标的插补方法，推导出速度误差，弓高误差和旋转坐标误差的误差估计公式，实例分析表明，该方法具有较小的速度误差和轨迹误差。     

面向五轴加工的双NURBS曲线插补算法

采用双NURBS曲线进行五轴联动直接插补来基本消除非线性误差的方法,给出以双NURBS曲线模型进行恒定进给速度插补的算法.将该算法与传统的线性插补方法产生的非线性误差进行了仿真分析,结果表明,该算法能有效控制非线性误差,使五轴数控系统具有高速复杂轨迹运动控制能力.     

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·     

基于逐点比较法的四坐标联动直线插补算法

以数控机床插补系统为研究对象,通过对二坐标逐点比较直线插补算法的深入分析,提出了数控机床基于逐点比较法的四坐标联动直线插补的一种算法.利用该方法可实现数控机床四坐标联动控制,并能直接采用软件编程方法来实现,可使插补误差小于一个脉冲当量.     

五轴联动刀具路径NURBS插补技术

针对复杂曲面五轴加工直线圆弧插补的不足,对五轴加工NURBS插补算法进行相关研究,同时对NURBS插补过程中插补点的曲率分析计算,推导出插补误差与进给速度的关系,实现用进给速度对插补误差自适应地调整。最后,针对双转台五轴数控机床,基于IMSPOST开发了具有NURBS插补的专用后置处理器,实现了NC 程序的输出。实验结果表明：该技术方法提高了刀具运动平稳性和加工精度,优化了加工精度与加工效率,为五轴NURBS插补加工提供了理论指导。     

虚轴机床磁力研磨刀具轨迹点的空间插补

基于东北大学研制的三杆五坐标并联虚轴机床的双摆动刀具结构 ,建立数学模型 ,对磁力研磨的刀具轨迹点的空间直线插补、圆弧插补进行了研究 ,推导出插补点的计算公式·采用了一种新的圆弧分类方法 ,对不同种类的圆弧建立不同形式的辅助坐标系 ,通过坐标变换将原坐标系中圆弧插补转换为辅助坐标系中圆弧插补 ,利用辅助坐标系的不同设置及改变步长的正负号处理了圆弧过象限情况 ,解决了圆弧插补问题 ,达到了虚轴机床对自由曲面模具表面的磁力研磨的目的     

一种新型并联动力头的前馈控制策略与实验

为满足高速并联动力头在高速加工时的动态控制精度要求,研究了基于Turbo PMAC运动控制器的动力学控制方法,提出一种基本伺服算法与动力学前馈补偿相结合的控制策略.通过二次插补获得粗插补信息,再根据虚功原理建立力矩补偿模型.利用Turbo PMAC的力矩偏置设置功能,将补偿力矩按照粗插补周期发送给基本伺服系统,进而减少偏差反馈所需的控制能量.在新型三坐标并联动力头上进行了不同工况的实验,证明该控制策略易于实现,通用性强,可大幅减少高速运动下的跟随误差和力矩波动,明显改善系统的动态特性,提高运动精度.     

采用双软核处理器的XYZ平台控制系统设计

用双软核心处理器设计出XYZ平台运动控制系统。采用双Nios II软核处理器,分别用于处理与上位机的通信接口和对指令的编译、译码及前瞻处理。开发硬件插补模块作为协处理器,完成精插补和自动加减速等功能。该控制系统可实现两轴或三轴直线插补,任意两轴圆弧插补。采用多核SOC并行处理提高了系统的插补精度和进给速度。     

基于时变特性的数控机床综合误差建模方法

 以立式B-A 摆头五轴数控机床为例,根据机床误差元素的时变特性,研究一种能够反映静、动态综合误差的数控机床误差建模方法。将动态误差表达为与运动单元速度、加速度相关的傅里叶级数形式,并与静态误差结合,将运动副误差元素表达为静态误差矩阵与动态误差矩阵的复合形式,利用多体系统理论构建了静、动态误差与刀具轨迹误差的映射关系模型。理论分析表明,基于时变特性的综合误差建模方法考虑了运动学、动力学两方面的影响因素,可以更准确地反映机床高速、高精加工过程产生的实际误差,从而为数控机床的误差补偿及控制参数整定奠定一定的理论基础。     

任意曲面叶片四坐标数控加工刀位轨迹的生成方法

提出了一种四坐标联动等残留高度端铣加工任意曲面叶片的方法．针对刀轴摆动的四坐标机床，首先建立了后跟角和摆转角之间的函数关系，以满足加工过程中刀轴矢量始终平行于摆刀平面的要求，然后采用平底刀的等残留高度方法进行刀位轨迹规划，并通过调整后跟角使加工带宽最大化，该方法在提高四坐标联动加工效率的同时，也使得将五坐标联动加工刀位轨迹的规划方法移植到四坐标中成为可能。     

基于Linux的五轴联动电火花加工数控系统

针对多轴联动电火花加工数控系统的设计要求,开发了一种基于PC和Linux开放式平台为上位机、可编程运动控制器(PMAC)为下位机的五轴联动电火花加工数控系统.利用Linux开源性好的特点,设计了环境友好的人机交互操作界面以及各类完成非实时任务的程序模块等;基于PMAC系统开发了伺服进给回退运动、主轴高速抬刀运动、五轴联动及各类摇动程序等.通过将数控系统应用于五轴联动电火花加工机床,进行了闭式整体涡轮叶盘样件以及窄缝窄槽等典型零件的加工实验,取得了良好的加工效果.     

实轴空间综合约束下的数控加工速度前瞻策略

为了避免数控高速加工中由高曲率区域引起的机床驱动轴的运动突变、机床振动和工件过切,提出了基于实轴空间综合约束的数控加工速度前瞻控制策略.该方法应用切削运动的S形曲线速度规划方案,对机床实轴运动数据进行速度、加速度、冲击约束检测,整体提前寻优确定S形速度前瞻的过程参数,并提出了速度规划节点分离法对切削路径进行分段独立S形曲线速度的规划.仿真和试验表明,采用该方法进行速度前瞻处理时,可使加工速度平滑连续,不仅消除了各驱动轴运动突变引起的冲击振动,而且有效地解决了五轴数控加工中的速度控制问题,因此降低了曲面轮廓误差,满足了高速高精度的加工要求.     

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。     

岩石断面分形插值生成过程中的稳定性

在岩石断面数据点的实际测量过程中．必然会产生一些误差,而这些误差又必然会引起分形插值曲线(曲面)的偏离,基于对岩石断面生成过程中通常所用线性分形插值稳定性的研究,表明无论数据点(插值结点)存在横向、纵向还是综合的微小摄动,得到的分形插值曲线也均只有相应的微小摄动。     

6PM2六轴混联镗铣床数控加工程序的处理

为解决6PM2型六轴混联镗铣床的数控加工编程问题,借助于现有成熟的五坐标编程方法和控制技术,将加工程序中对应于各虚轴的驱动量经过虚实映射变换、插补运算和速度处理,转化为混联机床各实轴的驱动量用于控制刀具的运动,最终实现了在六轴混联镗铣床上的数控加工。实验结果表明该方法可行且有效。     

插床的数控化改造

自行研制开发了基于PC机+PMAC运动控制卡的开放式三坐标CNC系统,对普通插床进行了数控化改造.该CNC系统采用模块化设计,具有实时加工控制、图形自动编程、列表曲线拟合编程、模拟仿真和加工轨迹动态跟踪显示等多种功能,已成功应用于罗茨泵系列转子异型面的数控化加工.