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。     

考虑几何误差和跟随误差的五轴联动轨迹误差预测方法

为了准确分析五轴联动轨迹误差,从而提升零件加工效率,提出了考虑几何误差和跟随误差的五轴联动轨迹误差预测方法,在加工前或加工中预测在某选定机床上加工某轨迹的轨迹误差,提前判断选定机床是否能够满足零件轮廓误差的要求,保证零件的加工精度,提高加工效率。所提方法将位置相关的30项几何误差表征为函数,将位置无关的11项几何误差表征为常量,读取各轴指令位置序列和光栅检测位置序列,合成了包含跟随误差和41项几何误差的刀轴矢量轨迹,实现了五轴刀心位置轨迹误差及刀轴姿态轨迹误差的预测,并选用AC双转台立式五轴机床加工S形试件,对所提五轴联动轨迹误差预测方法进行实验验证。结果表明:指令轨迹和预测轨迹均呈现出S形,预测轨迹相对于指令轨迹存在一定偏差,呈现了几何误差和跟随误差的影响;实测轨迹与预测轨迹具有相同的变化趋势,两曲线均反映出部分尖峰特征,说明预测算法的正确性。     

虚拟轴机床机构误差分析

该文对并联机构在现代机床上的应用作了论述,建立了虚拟轴机床并联机构的一种误差分析方法,应用坐标变换原理导出了双三角并联机构水平姿态时的误差方程组;分析了误差方程组的线性和非奇异性,给出水平姿 态时的位姿误差正解;对工作空间中心线的误差分布规律进行了仿真,绘制了其误差分布曲线。     

零件加工误差与机床几何误差映射关系建模

针对机床几何误差与零件误差映射关系建模方法并未考虑刀具在加工过程中各个点位的位置偏差与姿态偏差的问题,以三轴机床为研究对象,首先利用多体系统运动学理论,建立机床刀尖点误差与刀轴矢量误差模型。然后利用单基站激光跟踪仪多次测量的方法,结合误差分离算法,辨识得到了机床的21项几何误差项,并对18项与位置有关的误差项进行拟合,构建了完整的典型三轴机床工作空间误差场。最后以凸台宽度、平面度、孔轴线位置度等典型特征,结合加工轨迹,建立起机床几何误差与尺寸误差、形状误差和位置误差的映射关系,并进行了相应的实验验证。实验结果表明:凸台宽度误差与机床刀尖点在该处的几何误差有关,11个点位的凸台宽度误差测量值与计算值相差在5μm以内;"之"字型铣削平面度误差分析要先进行刀具轨迹离散化,然后将刀具圆周离散化,计算刀具圆周含有误差的点,通过点位筛选原则,选择真正属于加工表面的点,对这些点利用最小二乘法计算平面度,平面度误差计算值与测量值相差2μm以内;孔轴线位置度误差分析要考虑钻孔过程中不同位置处刀尖点误差与刀轴姿态误差,以二者为基础构建孔轴线方程,通过代入检测平面的高度以获取相应高度处圆心偏差,孔轴线位置度误差计算值与测量值相差5μm以内。     

五轴数控机床几何误差建模研究

阐述了五轴机床的综合误差建模过程,对传统的建模过程进行了优化处理,得到了包含方向误差在内的综合数学模型。     

机床导轨几何误差激光测量方法的研究

本文阐述了用单频激光和双向梯度效应光电管测量机床导轨几何误差的原理;同时介绍了提高测量精度的方法,以及用Harris-800型计算机处理数据的原理和流程。对一台美国英格索(Ingersoll)公司镗削滑台测量的结果表明,测量装置和计算机程序是可靠的、精确的,其分辨率可达1微米,精确度为±2.5微米。数据处理的CPU时间仅为5秒。     

基于VB的机床导轨几何误差补偿

通过实验测得机床的误差数据,对机床原有误差进行误差分离,根据实验测试得到的误差数据,经编写的VB界面和D/A转换卡控制驱动电源使电致伸缩器驱动刀具微进给,实现对机床的几何误差进行误差补偿,从而进一步提高机床的加工精度。     

可重构机床多目标优选方法

模块化的可重构机床使可重构制造系统具备高效生产零件族的能力,对可重构制造系统的可重构能力和响应能力有着显著影响.为设计一个低成本、高可重构能力的可重构制造系统,提出了一种基于布谷鸟搜索算法的可重构机床多目标优选方法.首先,通过加工方向建立加工工序与可重构机床的映射关系.其次,考虑到制造系统生产零件族中不同零件时需进行重...     

轨迹误差建模的多轴联动机床轮廓误差补偿技术

为了提高数控机床多轴联动加工精度,减小由传动机构和运动部件质量、刚度、阻尼及摩擦等因素造成的轮廓误差,针对交叉耦合控制参数难以选择及容易使系统不稳定的问题,提出了一种针对多轴联动机床进行运动轨迹误差建模和补偿的方法.该方法通过测量机床的典型实际联动轨迹,来建立轮廓误差模型,实现了加工过程轮廓误差的实时估算和补偿.通过对x、y轴工作台的联动轮廓误差建模和补偿实验,证明此方法可以显著减小圆弧及曲率连续变化曲线轨迹的加工误差,从而提高了在高速条件下的数控机床多轴联动的加工精度.     

五轴数控机床几何误差参数辨识及实例

用三次多项式对数控机床几何误差进行拟合,建立了与数控机床几何误差模型相适应的测量方案,减少了所需辨识参数的数目,提高了测量效率;利用Matlab软件求解dX的表达式中系数矩阵的条件数,验证了测量点选取的合理性;以一台五轴数控加工中心(TTTRR)为例,对一工件进行误差测量,对其误差参数进行辨识,验证了本文的误差参数辨识方法的可行性及测量方案的合理性.     

数控成形砂轮磨齿机床几何误差建模与补偿

文章以QCYK7332A数控成形砂轮磨齿机为例,对机床误差进行了分析,利用齐次坐标变换建立了空间误差数学模型;针对几何误差模型提出了一种对机床误差进行预测以及实时误差补偿的方法,并用Renishaw激光干涉仪测量机床的x轴角度误差,说明机床误差预测以及实时误差补偿的过程,为提高数控成形砂轮磨齿机精度和减少机床的几何误差提供了理论依据.     

精密五轴联动机床非线性误差分析与后置处理

五轴联动机床的非线性误差和后置处理算法影响着机床的加工精度。本文针对自主研发的小型立式五轴联动机床进行了非线性误差分析,给出了误差补偿算法;对机床刀轴矢量和机床坐标变换进行了推理,分析UG生成的标准刀位文件和数控G代码之间的关系,利用MATLAB的GUI功能开发了后置处理器。以某眼镜片的修缘加工为例,验证了非线性误差分析和补偿方法的正确性及后处理的有效性。     

基于图文法的可重构机床配置规划方法

为提高制造系统的快速结构配置规划响应速度,提出了基于图文法的可重构机床配置规划方法.使用图文法直观而形像地刻画动态体系结构的配置行为,利用基于图文法的平行模块配置技术,实现了体系结构图模型在具体系统配置规划中的物理实施,并使得图文法模型的图转换操作可以自动映射到实际配置系统的动态配置上.全面表达了可重构机床在配置规划中的相关特征和目标任务的对应变化,实现了平行模块配置规划技术.通过实例验证了该方法.     

三轴试验下二八灰土强度的变化规律

对二八灰土进行室内强度试验,分析养护龄期、含水量及浸水次数对灰土强度特性的影响.从灰土的微观机理入手对土体强度的两个指标c、φ进行分析.结果表明:灰土的养护龄期必须满足90 d才能达到其应有强度,90 d后也会有一定增长,但增长量较小;浸水对灰土的c、φ值影响显著,首次浸水使内聚力c值下降较大,以后浸水对c值影响甚微.与此不同,内摩擦角在数次浸水后(试验中为4次)才趋于稳定.     

三轴应力作用下煤渗透率变化规律实验

通过变化的围压扣孔隙压力的作用,进行含瓦斯煤三轴压缩的实验,系统地研究了含瓦斯煤在变形过程中渗透率的变化规律;并根据大量的实验数据,拟合得到含瓦斯煤的渗透率随围压和孔隙压力变化的经验方程.研究结果表明,该经验方程可应用于双层系统煤层变形与煤层气越流耦合模型的数值分析,使邻近层(采空区)孔隙压力分布或瓦斯抽放率的数值模拟更逼近实际观测结果.     

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.     

可逆向车削细长轴加工误差的力学分析

针对细长轴车削加工,分别在两种不同装夹条件下(一端卡盘夹紧、一端顶尖支承和两端顶尖支承)进行正向切削和逆向切削时的工件变形进行了力学分析,分别建立了正、逆向切削时工件在切削力作用下产生弯曲变形的解析模型.具体算例表明:逆向切削时工件的弯曲变形以及由此引起的加工误差远小于同等条件下正向切削的变形和误差.该计算分析结果得到了实验验证.该模型及分析结果可用于细长轴加工的工艺设计.     

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。     

六轴数控连续展成磨齿机空间几何误差解耦补偿方法

针对数控连续展成磨齿机的精密加工需求,进行了机床空间误差解耦及补偿方法研究。首先,基于多体理论与坐标变换原理构建了机床各部件间的相对位姿变换矩阵,建立了涵盖所有几何误差元素的连续展成磨齿机空间误差模型;然后,分别基于姿态矩阵和位置矩阵对机床空间误差进行分步解耦;最后,通过具体数值计算对分步解耦补偿方法进行了实例计算,并采用球杆仪验证了空间误差解耦补偿理论的正确性与有效性。     

轴数控连续展成磨齿机空间几何误差解耦补偿方法

针对数控连续展成磨齿机的精密加工需求,进行了机床空间误差解耦及补偿方法研究。首先,基于多体理论与坐标变换原理构建了机床各部件间的相对位姿变换矩阵,建立了涵盖所有几何误差元素的连续展成磨齿机空间误差模型;然后,分别基于姿态矩阵和位置矩阵对机床空间误差进行分步解耦;最后,通过具体数值计算对分步解耦补偿方法进行了实例计算,并采用球杆仪验证了空间误差解耦补偿理论的正确性与有效性。