D-H法在五轴机床运动学建模中的应用

以双转台五轴机床为例,推广应用机器人学中经典的D-H法,建立运动学数学模型,较为系统地求解五轴联动机床运动学正、逆问题,并以涡轮叶片加工为例成功地进行了仿真验证.该方法具有意义明确,方法简便,易于理解和使用的特点,为自主开发多轴联动加工、测量设备提供了有力工具.     

五轴数控机床旋转轴误差辨识方法研究进展

随着五轴联动数控机床在先进制造行业的地位越来越重要,机床空间定位精度显得尤为重要。旋转轴误差辨识和补偿是提高零件加工质量的一大重要指标。分析和比较近年来国内外基于球杆仪和R-test装置的五轴机床旋转轴误差辨识方法的主要特点,总结了旋转轴误差在不同定义下的辨识方法,从方法的可靠性、精度指标以及可行性等方面来综述该方法对五轴数控机床的应用价值。根据辨识原理的不足,系统性地指出了目前五轴数控机床旋转轴误差辨识存在的主要问题,并对未来的进一步研究提出了建议,为五轴数控机床旋转轴误差辨识方法提供了参考。     

五轴联动数控机床旋转轴中心坐标的自动测量程序设计

测量旋转轴中心是五轴联动机床的RTCP功能实现的前提条件,结合手动测量不方便的缺点,提出了自动测量旋转轴中心的测量方法,设计出自动测量程序并给出程序流程图,实验表明:该程序能精确地测量旋转轴中心坐标矢量,并给出旋转轴轴心方向向量用于调整机床安装精度.     

双转台五轴机床的参数化运动学建模

为支持虚拟数控机床的后处理、加工仿真、参数检测及切削动力学分析,建立其参数化运动学模型。采用修正的Denavit-Hartenberg法,推导出双转台五轴数控机床全参数化正向运动学数学模型;运用逆向运动学算法求解旋转轴及移动轴的关节参数,实现刀具轨迹数据到机床运动坐标的转换,即后置处理;以风机翼型叶片的数控加工为例,验证了该集成模型的正确性和通用性。     

倾斜摆动轴五轴联动加工中心后置处理算法研究

针对具有非传统笛卡尔坐标系统的倾斜摆动轴五轴联动加工中心,通过研究其特殊机床的结构及其后置处理算法,推导出工作台运动角度计算和直线坐标变换公式,开发了其后置处理器并集成到UG软件中,利用DMU 70eV五轴联动加工中心进行了复杂零件加工实验,验证了该算法的正确性.     

摆头转台五轴机床倾斜面加工的后处理研究

针对五轴机床加工带倾斜面类零件时使用刀尖跟随功能,不能输出圆弧插补且加工时没有锁定旋转轴导致加工精度差及刚性不高的问题,采用五轴联动数控系统的倾斜面加工功能,提出了基于齐次坐标变换的后处理算法。通过在加工时将工件坐标系围绕原点进行旋转使X/Y平面与加工平面平行,然后利用齐次变换矩阵,分析摆头转台混合型五轴数控机床空间运动坐标系,并对其进行齐次变换运算得到机床运动坐标。最后,使用UG NX8.5/Post Builder编写后处理文件,通过NC代码分析、程序仿真及实际加工验证了后处理方法的正确性。     

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。     

五轴端铣加工运动学模型的设计

在分析五轴端铣加工特点的基础上,运用机构学理论将五轴机床通用模型和端铣刀具模型相结合,建立一个五轴端铣加工的通用运动学模型。利用齐次坐标变换矩阵和反向运动学分析得到适合各种机床和刀具类型的五轴端铣加工运动学表达式。最后基于该模型,使用C++和QT开发出了一个通用的五轴端铣加工后置处理程序,以数个的端铣加工组合为例,配合VERICUT软件验证了模型和所开发的后置处理的可行性和高效性。     

基于机床旋转轴角加速度的五轴加工刀轴矢量局部优化

针对现有刀轴矢量光顺方法缺少对刀轴矢量进行局部超限修正的不足,提出一种在机床坐标系下对刀轴矢量进行局部光顺的方法。通过四元数插值法,进行整个加工轨迹上的初次刀轴矢量规划,得到工件坐标系下光顺的初始刀轴矢量。以机床旋转轴角度变化最小为目标,以机床运动学性能限制为约束,求解得到超限区域。针对超限区域,以角加速度最小为目标进行局部修正。通过叶轮加工实例验证所提刀轴矢量局部光顺算法。结果表明：所提算法能够在保持原有刀轴矢量优良加工特性的同时,避免局部超限,从而达到对刀轴矢量进行局部光顺的目的。     

非正交五轴数控机床旋转轴误差辨识方法的研究

针对国内外对于非正交数控机床的斜摆轴B轴误差辨识研究较少问题,基于多体系统理论建立非正交五轴数控机床运动误差模型,此模型包含了旋转轴B轴的共计12项静态误差和动态误差,在对此运动误差模型进行数学表达与分析后,结合Renishaw公司的QC10球杆仪测量方式设计了8种不同测量模式。最后结合测量结果可实现斜摆轴B轴的12项误差辨识,快速高效。经试验验证,这种辨识方法测量结果精确,可用于非正交五轴数控机床旋转轴误差辨识。     

五轴龙门机床转动轴误差检测方法研究

在五轴龙门机床中,针对线性轴检测方法已基本完善,而转动轴误差检测方法还存在不足,因此对转动轴检测方法研究很有必要。文章首先分析了转动轴误差产生的原因及其对机床的影响;其次对机床误差,尤其是转动轴误差进行了分析和建模,最后基于五轴龙门机床补偿,提出了一种简便的、有效的五轴龙门机床转动轴检测方法,效果良好。     

五轴联动机床的轨迹控制研究

在分析了目前的数控加工自动编程系统后,提出了一种以仿真实现五轴联动机床轨迹控制的新方法.该方法首先从提取加工路径信息入手,建立了仿真所需要的驱动函数.然后在ADAMS平台上,从加工起点发起仿真运动.加工过程仿真产生的各轴运动参数信息,直接为五轴联动机床的数控编程提供了控制依据.一个圆柱凸轮加工仿真的实例证明,用仿真结果替代传统控制算法,使得五轴联动机床的数控编程变得更加容易和快捷.该方法同样适合解决其它多轴联动设备的轨迹控制.     

五轴联动数控机床的设计

介绍已研制成功的具有自主知识产权与多项专利技术的XTK138/5五轴联动数控机床的总体设计,A、C联动回转轴设计,传动系统设计及数控系统设计.该机床已投入生产,其运行状况良好,加工精度和加工效率达到同类进口机床的水平.     

三轴数控机床静态精度设计研究进展

国内三轴数控机床存在精度低和可靠性差的问题,而机床精度和可靠性可通过合理的静态精度设计方法得以保证.机床静态精度设计方法包括加工精度稳健设计方法和静态几何精度设计方法,针对两种精度设计方法的衔接合理性和工程应用实用性低的问题,在深入调研机床静态精度设计研究成果的基础上,从机床空间误差建模、平动轴几何误差元素辨识、关键几何误差元素溯源和加工精度稳健设计以及静态几何精度设计这5个关键问题着手,分别给出具体的解决方法,并形成一套完整的三轴数控机床静态精度设计系统实施方案,为完善机床几何精度设计和静态几何精度设计提供了参考.     

面向五轴数控机床的空间误差建模流程研究

在总结前人研究成果的基础上,提出了一套基于多体系统理论的五轴数控机床空间误差建模流程,主要包括结构描述、设定坐标系、创建特征矩阵和生成空间误差模型4个关键步骤,详细论述了每一步的操作方法并给出了具体的求解式.最后以某机床厂最新研制的VMC650高速铣镗五轴加工中心为对象,进行了研究,验证了该建模流程的有效性.     

非正交五轴数控机床后置处理的研究与应用

近年来,五轴数控机床运动轴的方式呈现出多样化发展趋势,出现了一些带倾斜摆头的非正交五轴数控机床,亟需开发这类特殊运动轴方式的后置处理器。针对德国DECKEL MAHO公司生产的DMU60P型非正交五轴数控机床的后置处理器进行研究和开发,发挥此类先进非正交五轴数控机床的功能,具有一定的参考价值和工程应用价值。     

五轴数控机床非线性误差建模及补偿方法

针对五轴数控机床后置处理中由于平动轴和旋转轴的联动产生的非线性误差,提出一种基于误差建模的非线性误差在线预测与补偿方法.根据任意两个相邻刀位数据点产生的非线性误差,获得误差的分布特征,建立起误差分布模型;利用最小二乘法求解出非线性误差的数学表达式,经与误差许用值相比较来确定新的刀位点,从而实现非线性误差的在线预测及补偿...     

五轴数控机床定位误差对刀具轨迹的影响研究

针对五轴数控机床的各轴定位误差进行分析,提出了一种包含各轴定位误差的数学模型建立方法。根据此数学模型分析了定位误差对刀具与工件相对运动轨迹的影响关系,并在MATLAB软件平台上分别模拟计算了刀具沿曲线与曲面运动的轨迹,得到了刀具理想轨迹与实际轨迹的相对关系以及各轴定位误差对刀具轨迹的综合影响规律。计算结果表明,此数学模型可以作为分析机床各轴定位精度的理论依据。根据模型计算得到了各轴定位误差对刀具运动轨迹上不同位置点的影响规律,可以为经济型五轴机床的各轴定位精度分析及其补偿提供参考。