基于双转台五轴机床的RTCP及非RTCP加工后置及其仿真实现

阐述五轴机床的RTCP(Real-time Transport Control Protocol)和非RTCP功能原理,研究双转台五轴机床的编程及加工机制。通过实验研究五轴RTCP及非RTCP后处理关键参数定制方法,使用NX后处理构造器建立后处理程序。利用Vericut平台进行零件仿真加工,分析和比较加工结果,验证所提出的后处理器的正确性。研究结果为相关从业人员提供参考。     

摆头转台五轴数控机床RTCP算法的研究

在五轴数控机床加工中,由于旋转运动的影响,机床各轴线性插补的合成运动会使实际刀位运动偏离编程直线,造成编程直线和机床实际运动轨迹之间产生了误差,该误差被称为非线性误差。在对摆头转台五轴数控机床运动求解进行研究的基础上,基于机床的运动求解模型,分析了五坐标加工中的非线性误差的数学模型,提出了一种RTCP功能的插补算法,并通过MATLAB实例仿真验证该RTCP算法可以有效减小非线性误差,显著提高加工精度。     

五轴数控机床旋转轴误差辨识及补偿

五轴数控机床刀具与工件接触点(切削点)相对位置不变的旋转运动控制称为RTCP(Rotated Tool Centre Point),该功能对五轴数控机床曲面加工精度具有重要影响。为了提高五轴数控机床RTCP精度,分析了五轴数控机床RTCP运动过程中旋转轴结构参数误差与刀尖点误差关系,建立了刀尖点误差与旋转轴结构参数误差映射模型,根据刀尖点误差数据建立了旋转轴结构误差辨识方程组,通过矩阵最小二乘实现五轴数控机床旋转轴结构参数误差求解,用于五轴数控机床旋转轴结构参数误差补偿。结果表明:该误差辨识模型可准确计算出旋转轴结构参数误差,提高了旋转轴几何误差检测效率和精度,对提升数五轴控机床加工精度具有重要的意义。     

刀尖跟随轨迹精度测量方法及其试验研究

刀尖跟随轨迹精度作为评价五轴联动数控机床RTCP功能重要的动态性能指标之一,直接影响零件加工精度。为了准确评价五轴机床动态性能,进行刀尖跟随轨迹测量方法的研究,在测量的基础上,建立测量误差模型,分析其测量误差影响因素,进行测量不确定度评定,并以一台商用转台加摆头式(RTTTR型)五轴联动数控机床为实验对象开展刀尖跟随轨迹精度动态测量试验,确定了各不确定度因素对测量结果的影响关系。试验结果表明,该方法可有效地评价五轴联动数控机床刀尖轨迹精度,并为提高测量精度提供方向指导意见。     

基于AFSA-ACO-BPN算法的五轴机床动态误差模型

为了提高五轴机床的加工精度,提出一种基于AFSA-ACO-BPN算法的五轴机床动态误差模型。通过建立灰色关联分析模型完成了建模变量的优化选择,并进行了AFSA与ACO-BPN的动态融合。通过实验验证该方法的预测结果与测量结果吻合较好。该方法综合反映了不同切削加工条件的影响,提高了误差模型的鲁棒性,为提高机床加工精度提供了理论依据。     

立式双摆角铣头RTCP运动学研究

立式双摆角铣头是中、大规格五轴联动加工中心的核心功能部件。配置立式双摆角铣头的龙门式五轴加工中心在RTCP功能打开时,2个旋转坐标会引起机床的附加运动。通过研究机床的附加运动,揭示三轴机床与2个旋转坐标之间的运动学匹配关系。通过建立RTCP运动学数学模型,分别计算2个旋转坐标引起的机床附加位移、速度、加速度,并分析机床附加运动与立式双摆角铣头的B轴轴线与刀尖点之间的距离、B轴与C轴的转速和角加速度之间的关系。研究结果为五轴联动加工中心的研发提供了参考。     

基于自修正模型的五轴机床RTCP标定方法

针对传统五轴机床回转中心的标定方法的精度和效率问题，提出一种带有自动修正功能的双摇篮式五轴机床RTCP的标定方法。应用最小二乘拟合的粗自动标定和“自校验-自修正”的精自动标定方案，通过引入试切校验思想，使用接触式探头和标准球对现有RTCP参数进行精度自校验，并根据误差反推RTCP参数，然后再次校验，不断迭代优化并逐步逼近最优解，形成闭环标定。经过试切和标准球校验显示，经过自修正精度优化的结果单方向误差在0.01 mm以内，对比粗标定误差0.03～0.06 mm,精度提升66%以上，且多组实验的重复性能良好。     

RTCP功能在后置处理中的应用

文章对五坐标数控加工后置处理中的跨象限问题进行了研究,给出了旋转轴为BC轴的五坐标数控机床的后置处理公式,分析了软RTCP功能的基本原理,给出了软RTCP功能算法流程.为了验证文中提出的软RTCP功能算法的正确性,还在VERICUT软件中构建了机床模型,针对一闭式叶轮的封闭流道进行了仿真加工.仿真试验表明,文中提出的算法可以很好的解决后置处理中的跨象限问题.     

FAGOR五轴数控系统RPCP功能实现及应用

五轴加工中由于旋转运动的影响,会产生非线性误差.文章介绍了5轴数控加工中RTCP/RPCP补偿功能,系统阐述了以FAGOR为代表的数控系统升级改造过程,通过数控系统的改造升级使其具备RPCP功能.以典型零件加工实例,验证改造方案的合理性,并通过与非RPCP功能在加工流程、加工精度和效率方面的对比,证明改造后具备RPCP功能机床性能的优越性.     

基于西门子840Dsl系统变量的RTCP功能实现方法及应用

介绍一种基于840Dsl数控系统的系统变量实现RTCP功能的调试方法。借助西门子840Dsl事件触发子程序功能来完成子程序的调用,利用CYCLE800完成摆动数据的处理,同时编制相应子程序将机床结构数据赋值于相关的系统变量实现五轴变换。使用球头棒和百分表进行联动精度的检测,并利用"S"试件进行精度检查,满足零件加工需求。     

一种摆头转台式五轴机床后处理算法研究

目前国内企业普遍采用的CAD/CAM软件主要适用于三轴以下数控代码产生,而对于五轴机床一般不提供或只提供几种固定机床结构的后处理支持,为解决cAM软件对五轴机床后处理能力的不足,文中针对摆头转台式五轴机床,研究一种采用Apt语言的刀具路径文件后处理算法,通过读取文件中每一加工点的位置坐标及曲面单位法矢,利用坐标系的平移和旋转得到机床实际移动位移,并根据机床定义转换为相应G代码,最后通过实际加工验证了算法的有效性.     

Bézier polygons for the linearization of dual NURBS curve in five-axis sculptured surface machining

Motivated by the excellent performance of three-axis NURBS interpolation, this paper presents a numerically efficient and accuracy controllable five-axis sculptured surface machining method with dual NURBS curve. Unlike the traditional three-axis NURBS interpolation, a dual NURBS format of the five-axis toolpath is developed to accurately and smoothly describe the tool movement in the part coordinate system. Different from the subdivision methods using the Taylor series expansion or inverse function, a piece-wise Bézier curve method is implemented to fast subdivide the NURBS curve within the user-defined tolerance. A generic rotation tool center point management module is also designed to realize the coordinate transformation and adaptive nonlinear error control for major five-axis machine tools. The overall effectiveness of the proposed five-axis NURBS machining scheme is demonstrated by the five-axis machining of an impeller’s flow channel.     

Identification and compensation of geometric errors of rotary axes on five-axis machine by on-machine measurement

The geometric errors of rotary axes are the fundamental errors of a five-axis machine tool. They directly affect the machining accuracy, and require periodical measurement, identification and compensation. In this paper, a precise calibration and compensation method for the geometric errors of rotary axes on a five-axis machine tool is proposed. The automated measurement is realized by using an on-the-machine touch-trigger technology and an artifact. A calibration algorithm is proposed to calibrate geometric errors of rotary axes based on the relative displacement of the measured reference point. The geometric errors are individually separated and the coupling effect of the geometric errors of two rotary axes can be avoided. The geometry error of the artifact as well as its setup error has little influence on geometric error calibration results. Then a geometric error compensation algorithm is developed by modifying the numeric control (NC) source file. All the geometric errors of the rotary errors are compensated to improve the machining accuracy. The algorithm can be conveniently integrated into the post process. At last, an experiment on a five-axis machine tool with table A-axis and head B-axis structure validates the feasibility of the proposed method.     

数控机床五轴变换系统设计与研究

为实现数控机床五轴联动加工,基于国内蓝天系列数控系统提出了控制系统结构的改进方法。数控系统分为任务层和运动层,五轴变换单元集成在运动层。在对五轴机床进行分类并分析其几何信息的基础上,设计了机床的五轴运动库。以CA摆头机床为例,推导了其正向和反向运动变换。基于改进系统及五轴运动库,设计并分析了机床旋转刀具中心控制和三维半径补偿端铣。改进系统具有较好的可移植性,可在数控加工中直接执行刀具位置和方向指令。     

5轴加工奇异区域非线性误差控制方法

5轴数控机床在加工奇异区域时,由于旋转轴的剧烈变化导致产生较大的非线性误差,加工质量下降。针对这个问题,以A-C双转台机床为例,分析机床产生奇异现象的原因,提出检测5轴加工奇异区域的方案,通过对奇异区域相邻刀轴矢量之间进行插值处理,减小相邻刀轴的角度变化,使相邻刀位点之间的最大非线性误差小于机床允许的最大非线性误差。用MATLAB对比插值前后5轴机床转角和非线性误差的变化,证明该方法可以降低C轴的过大转角同时减小非线性误差。     

基于PowerMILL的五轴数控机床仿真与应用

通过虚拟仿真技术,基于PowerMILL软件自带的机床仿真功能,以双转头五轴数控加工中心为例,介绍五轴机床仿真模型的建立和仿真机床参数设置,并以轴流风叶片进行数控刀路仿真、优化和试切加工,验证仿真系统的有效性,确保五轴数控机床的加工效率和可靠性。