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。     

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.     

数控系统轨迹段光滑转接控制算法

为了解决数控机床加工复杂轮廓时机床进给系统反复启停引起的加工效率低、加工质量差等问题,提出轨迹光滑转接插补控制算法。文中首先描述了算法的求解过程,并对其进行了误差分析,然后建立机床伺服系统的数学模型,通过分析轨迹转接过程中伺服系统的动态响应特性,证明了控制算法的有效性。应用该算法进行实验,轨迹加工效率提高14.1%,轨迹误差小于3μm。结果表明该算法在保证轨迹精度的前提下,通过轨迹段之间的光滑转接,实现多段轨迹的连续加工,提高了加工质量和加工效率。     

数控系统轨迹段光滑转接控制算法

为了解决数控机床加工复杂轮廓时机床进给系统反复启停引起的加工效率低、加工质量差等问题,提出轨迹光滑转接插补控制算法。文中首先描述算法的求解过程,并对其进行了误差分析,然后建立机床伺服系统的数学模型,通过分析轨迹转接过程中伺服系统的动态响应特性,证明了控制算法的有效性。应用该算法进行实验,轨迹加工效率提高14.1%,轨迹误差小于3μm。结果表明,该算法在保证轨迹精度的前提下,通过轨迹段之间的光滑转接,实现多段轨迹的连续加工,提高了加工质量和加工效率。     

数控速度规划中的过象限摩擦误差约束

数控高速加工复杂轨迹时,过象限摩擦误差是轮廓误差的重要来源。将过象限摩擦误差约束加入速度规划模型,能有效弥补伺服系统中的摩擦力反馈补偿缺乏全局信息的缺陷,在保证加工精度的同时实现最优加工效率。首先建立了考虑摩擦影响的机床进给伺服系统动力学模型,结合数学推导与参数正交实验方法,针对光滑复杂轨迹研究了过象限摩擦误差产生机理,提出了系统换向时由摩擦产生的最大跟随误差的预测数学模型,并将其作为约束加入数控速度时间最优规划模型。实验结果表明:该模型可以较为精确地预测过象限摩擦误差。对比轨迹跟踪结果证明了包含过象限摩擦误差约束的速度规划能有效控制最终轨迹轮廓精度。     

基于一次指数平滑模型预测的轮廓误差补偿方法

文章针对数控机床对复杂零件高精度加工的要求,在分析系统轮廓误差的基础上,提出了一种带干扰观测器,并且将一次指数平滑模型预测法与交叉耦合控制相结合的轮廓误差实时补偿方法。前者旨在为系统每个单轴设计一个高性能的控制器,为此针对各轴提出了基于干扰观测器的PID控制策略,用于改善每个轴的特性,从而减小系统的轮廓误差;后者利用当前时刻跟踪误差的实际值,与当前时刻跟踪误差的预测值相比较,从而达到对下个时刻跟踪误差的预测,进一步减小轮廓误差。仿真分析表明所提出的控制方案有效,可提高零件的轮廓加工精度。     

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...     

基于冗余自由度的数控加工轨迹运动分解

为降低曲面数控加工中机床运动轴的冲击,提出了采用具有冗余自由度的数控机床实现复杂曲面高速进给加工的思路,通过增加数控机床冗余自由度运动轴,以分解冲击较大机床轴的运动.本文对冗余自由度下机床各轴之间的运动分解原理进行分析,给出了冗余自由度下合成加工轨迹的计算和误差确定方法,并以计算实例验证了所提出思路和方法的有效性.     

直纹面整体叶轮展成电解加工关键问题研究

分析了整体叶轮的加工现状及具有直纹型面叶片整体叶轮的展成电解加工运动和数据处理方法;给出了数控展成加工多轴联动的实现原理及编程参数的计算方法,编写了计算机辅助编程软件,生成了用于实际加工的数控指令,并通过加工试验生产出了合格零件且在航空发动机中装机使用。     

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.