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.     

浅析数控机床RTCP精度的检测与校正方法

RTCP精度是五轴联动数控机床的重要精度指标，RTCP精度的好坏直接影响机床的五轴联动加工精度，从而影响工件的质量。因此，RTCP精度在使用过程需要经常进行检测和校正。本文以FIDIA数控系统为例，结舍公司五轴数控加工中心的实际使用情况，浅析数控机床RTCP精度的检测与校正方法。     

精密传动系统的机电耦合建模及仿真分析

针对伺服系统中传动系统的机电耦合影响了系统的动态特性和响应特性,提出了基于伺服系统的精密传动系统的机电耦合因素,分析了机电系统耦合建模方法.以大型精密卧式加工中心伺服进给系统为研究对象,通过分析系统各组成环节的数学模型,得到了该系统的动态结构图,建立了该系统的机电耦合模型,仿真分析了精密传动系统的传动刚度和传动误差对伺服系统的影响.利用该模型可以分析参数变化对伺服进给系统稳定性和动态特性的影响,为参数优化提供了计算模型.     

一种新型差动驱动A/B双摆头设计

设计了一种可用于五轴联动加工中心的新型差动式A/B轴双摆头结构.该双摆头采用4台伺服电机驱动,基于差动机构的工作原理实现摆头的摆动和俯仰运动.双摆头的驱动电机及蜗轮蜗杆减速装置均不参与摆头运动,与现有典型的双摆头结构相比,有效减少了摆头运动部件数量.采用双电机主从消隙控制方法,能有效消除摆头两个自由度的传动间隙,进而提高其运动精度.对差动双摆头的传动、消隙和结构等方面的特点进行了分析,为后续工程设计提供了理论基础.     

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。     

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。     

高速龙门铣床五轴联动的结构设计

对现在机床的五轴联动结构进行了结构分析、对比,设计出了高速龙门铣床五轴联动的结构。五轴联动结构设计中又主要对五轴联动铣头（行业中称＂五轴头＂）进行了设计,结构中采用了精密齿轮啮合与双导程蜗轮蜗杆驱动,既保证了结构紧凑,精度也较高。     

基于3P(4R)S主轴头的五轴混联机床的参数辨识算法

旋转刀轴中心控制(rotational tool center point,RTCP)精度是评价五轴混联机床的重要考核指标。该文以一台基于3P(4R)S主轴头的五轴混联机床为研究对象,对该机床终端的位置和角度精度进行标定,以提高混联机床的RTCP精度;提出了一种参数辨识算法,与最小二乘法、岭估计法相比,该算法缩短了辨识运算的时间。标定实验结果表明:该算法辨识得到的参数能有效提高机床的精度,验证了该算法的有效性,为五轴混联机床的铣削加工奠定了基础。     

五轴加工中奇异问题分析及优化方法

五轴加工中旋转轴的运动会造成加工奇异问题,影响零件表面加工质量.以摆头/转台回转型五轴机床为例,通过分析相邻刀轴矢量间运动与实际加工中刀具运动路线的非线性误差,得出旋转变化率为影响五轴加工奇异问题的主要因素.笔者基于旋转变化率提出一种奇异问题优化方法:通过控制旋转变化率对刀轴矢量进行调整,从而有效避免五轴加工中的奇异问...     

数控机床进给系统功率模型及空载功率特性

在分析机床进给系统各部件功率特性的基础上建立了进给系统的功率模型,并运用此模型分析了进给系统的空载功率特性及其主要影响因素。理论分析表明,进给系统的空载功率是关于进给速度的单调递增二次函数,同时分析表明进给速度和负载质量均影响进给系统的空载功率,但负载质量对空载功率的影响极小。最后在3轴数控铣床上进行了实验研究,结果表明理论分析的有效性。     

模糊控制用于高精度 CNC 系统多轴轨迹联动研究

分析了数控机床伺服进给系统的动特性对多坐标联动轮廓加工误差的影响规律,提出了模糊推理耦合轮廓误差补偿方法的原理,并给出了相应的控制算法及实现措施。该方法依据系统的轮廓误差,通过自适应模糊控制手段向各联动轴提供附加补偿作用,进而提高ＣＮＣ系统的轮廓加工精度。通过在四轴数控机床上实验,证明该补偿方法的可行性。     

采用力矩电机直驱的数控机床进给系统伺服刚度优化

力矩电机直驱进给系统的刚度特性很大程度上取决于伺服刚度,伺服刚度是影响进给系统的抗干扰能力、动态响应特性、速度和精度的关键因素.该文以力矩电机直驱进给系统为研究对象,提出了一种基于Routh判据的伺服刚度优化方法,给出了控制系统稳定条件下系统各参数间相互约束关系.该优化方法可同时差定多个伺服控制参数以提高伺服刚度.首先...     

多轴联动复合加工数控机床的创新开发

将创新设计理论与功能分析方法相结合,研制出多台具有多种加工功能的复合数控机床.其中六轴联动混联数控机床、六轴联动卧式复合数控机床、五轴联动复合激光加工机床是典型的多轴联动复合机床.针对这三种典型机床分别介绍了运动功能方案及滚滑复合运动副被动关节的创新设计、精加工所用的3-PRS并联铣削机构以及五轴联动的创新设计.     

基于机电建模的加工中心轴间耦合问题

加工中心加工精度与其整机结构特性和各轴控制特性密切相关。考虑进给轴间的动态激励响应,研究加工中心整机在特定频率范围内的各向动柔度,对辅助机床设计具有重要意义。该文结合有限元建模和相关实验方法,分析了某双驱进给平台的结构动柔度,重点研究其机械系统的轴间耦合问题。提出了一种用传递函数组等效机械结构特性的整机机电联合仿真建模方法,并以此研究了某卧式加工中心机电系统的轴间耦合问题。研究结果表明:当加工中心存在某些模态振型同时影响刀具或工件在多方向的变形时,其机械系统和机电系统的轴间耦合在整机动柔度研究和控制环参数选择时必须予以考虑。     

卧式加工中心空间误差对制造误差敏感度分析

该文旨在分析影响卧式加工中心空间误差的关键制造误差,为机床零件公差分配提供依据。用齐次坐标变换的方法建立了机床空间误差模型,分析了机床各轴几何误差在机床空间误差中的传递积累;用统计方法分析了直线进给轴制造误差对几何误差的影响,得到了直线进给轴几何误差公差分析的经验表达式。结合机床空间误差模型和单轴公差分析,计算得到了机...     

汽车零部件加工进给率规划方法研究

在复杂的汽车零部件中,进给率规划作为数控系统的关键技术之一,其规划的优劣不仅影响着汽车零部件的加工精度,而且直接决定汽车零部件的加工效率。然而,受五轴数控系统工件坐标系与机床坐标系之间的非线性运动学变换关系的影响,为获得一个平稳的数控加工过程,避免超过机床伺服进给系统的驱动能力,实际加工中编程进给率取值往往较为保守,导致数控机床的利用率和加工效率大大折扣。为此,该文提出了一种基于高阶驱动约束下的汽车零部件进给率规划方法。     

出弹平台进给系统刚柔耦合动力学建模与仿真

出弹平台进给系统属于高速进给,急启急止系统,因此能否实现高加速度、高速度以及良好的进给驱动性能是设计的关键所在。通过刚体动力学理论计算出出弹平台伺服进给系统的机电参数,运用ADAMS软件建立多刚体虚拟样机模型对机电参数和伺服电机的选型进行校验,并通过ANSYS和ADAMS软件建立进给系统的刚-柔耦合动力学模型,分析刚性体和柔性体情况下模型的输出参数,得出传动误差。仿真分析结果解决了进给系统机电参数和性能匹配的问题。     

XTK138/5五轴联动数控机床的研制

介绍了XTK138/5五轴数控机床的设计与研制情况。包括机床总体设计,AC联动回转轴设计,传动系统设计及数控系统设计。该机床已加工多种叶轮和轮胎模具,使用过程中运行状况良好,加工精度和加工效率达到同类进口机床的水平。     

XB4450型仿型铣床数控化伺服改造

将XB4450仿型铣床改造为四轴三联动的数控铣床,可以加工复杂的曲线、曲面。配上数控分度头可以加工齿轮、蜗轮等机械零件,且有较高的加工精度．同时以伺服进给系统为例,对改造后伺服系统的工作原理和数学模型进行了详细的介绍。     

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。