基于工艺系统刚度的加工误差分析

在切削加工过程中,工件和刀具正确的相对位置是保证零件加工精度的必要条件.工艺系统刚度及精度是影响工件、刀具位置的关键因素.因此研究工艺系统刚度,对提高零件的加工精度具有十分重要的意义.文章基于切削加工中工件的准静态受力分析,运用经典Hertz接触理论和有限元的方法,提出计算工艺系统刚度的新方法.该方法避免了有限元计算中接触单元的使用,无需多次非线形迭代计算.给出了基于工艺系统刚度的工件加工误差预报模型.     

基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型

针对多轴联动数控机床加工精度误差补偿问题,从分析数控机床误差产生机制和建立精度误差补偿模型的角度,提出基于多体系统理论的数控机床加工精度几何误差预测模型。分析B-A摆头五轴龙门数控机床的拓扑结构关系、低序体阵列、各典型体坐标变换,推导出B-A摆头五轴龙门数控机床的精度几何误差预测函数模型。采用平动轴十二线法误差参数辨识算法,计算出B-A摆头五轴数控机床21项空间几何误差,为精度几何误差预测函数提供有效的误差参数。该精度误差参数建模方法,对不同结构和运动关系的数控机床具有通用性,为后续数控机床误差动态实时补偿提高切削加工精度提供了理论基础。     

高速铣削加工表面位置误差的频域分析

在高速铣削加工过程中,提高轴向切削深度和主轴转速可以获得较高的材料去除率,然而限制轴向切削深度提高的一个因素是加工颤振.高速铣削系统动态失稳可能导致加工零件的表面几何精度偏差.分析高速铣削的表面位置误差对表征切削过程、刀具寿命估算和加工优化都起着重要作用.因此,在不考虑再生颤振影响的前提下,提出了一种数值分析和加工实验相结合的方法来研究表面位置误差.首先,构建了高速铣削加工过程模型,然后建立了动态铣削力模型,并推导了表面位置误差的分析方法.通过数值分析和铣削实验相结合,得到了高速铣削加工的稳定性叶瓣图.接下来,研究了逆铣削加工过程的表面位置误差,并详细分析了主轴转速和轴向切削位置对表面位置误差的影响规律.最后,把稳定性叶瓣和表面位置误差数据组合在同一个图里得到了高速铣削加工的综合分析图.借助综合分析图,能预测表面位置误差和优化高速铣削的工艺条件.     

机器人铣削加工让刀误差建模与分析

在机器人切削加工工艺过程中,让刀误差是影响切削加工精度的重要因素之一。以球头铣刀铣削加工为研究对象,视其为准静态运动过程,根据机器人静弹性力学模型和球头铣刀切削力模型,建立了机器人切削过程的让刀误差数学模型。同时,提出了一种基于基因遗传算法的刀具姿态优化方法,以减小切削过程的让刀误差。最后,通过仿真分析了切削参数、刀具姿态和机器人刚度等因素对让刀误差的影响,验证了刀具姿态优化方法的可行性。     

基于多体系统理论的精密加工中心综合误差建模

基于多体系统理论,针对一台含有工作台站的精密加工中心,建立其综合误差模型,分析并解决了交换工作台站的运动误差对综合误差的误差传递问题,改进了各轴热漂移误差的综合误差建模方法。运用该误差模型进行实时补偿,能有效提高加工中心的加工精度。     

基于多体系统理论的榫卯加工中心夹具系统精度建模分析

针对榫卯加工中心加工过程中出现加工误差大的现象,分析造成误差的主要误差源是夹具系统。榫卯加工中心的夹具系统采用螺栓定位,较大影响了整个夹具系统的装配精度,对整体加工造成较大的加工误差。根据该夹具系统的机械结构及其连接方式,提出基于多体系统运动学理论和齐次变换的方法,建立榫卯加工中心夹具系统的误差模型,并推导了考虑装配误差的最终误差公式。针对运用螺栓定位造成的加工缺陷,并考虑夹具系统的特殊性,提出了一种夹具系统改进方案,并利用多体系统运动学理论建立误差模型,为提高榫卯加工中心加工精度提供理论依据。     

车铣复合数控机床几何误差补偿技术的研究

研究车铣复合数控机床存在的几何误差问题。根据车铣复合数控加工中心的结构特点,以多体系统运动学理论为基础,采用低序体阵列描述车铣复合加工中心的拓扑结构,分别建立了车铣复合数控机床的车削模式和铣削模式的精密加工方程,并设计误差补偿软件和进行仿真试验。实验结果表明:运用多体系统运动学理论建立的车铣复合数控加工中心几何运动误差模型是正确的;软件误差补偿提高了车铣复合数控加工中心的加工精度,效果明显。     

压力机零件加工误差对精度的影响分析及工艺保证措施

通过对四连杆多点压力机零件加工误差对精度的影响分析,找出影响压力机精度的主要因素,并采取科学合理的工艺保证措施,使零件加工误差对精度的影响在允许的范围之内.     

内螺纹磨床的几何误差建模及灵敏度分析

为提高内螺纹磨床的加工精度，建立了内螺纹磨床的几何误差模型并对其进行全局灵敏度分析。首先，基于多体系统理论和齐次坐标变换的方法，建立了砂轮磨削加工系统和砂轮修整系统的几何误差模型，通过误差传递推导出整机加工精度模型；其次，考虑到几何误差作用的随机性和耦合性，建立基于Sobol的拟蒙特卡洛法的全局灵敏度分析模型，识别出影响磨床加工精度的关键几何误差因素。利用MATLAB编写软件，以SCS-180TB的内螺纹磨床的加工误差模型进行灵敏度计算，并验证模拟次数的收敛性。     

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。     

数控车床热误差实时补偿研究

热误差是数控加工中的主要误差源之一,对零件加工精度有非常大的影响。对数控车床热误差进行补偿可以有效地提高机床的加工精度。在数控车床的加工过程中,采用铂电阻温度传感器对数控加工中关键点的温度进行实时测量,再配合线性回归理论建立数控车床的热误差模型。最后根据热误差模型对数控车床的加工误差进行实时补偿,经验证该技术是可靠有效的。     

基于残差全连接神经网络机床传动轴刚度预测研究

为了更好地研究机床刚度,提出一种通过测量S试件的加工误差以辨识机床传动系统刚度的方法,建立残差全连接神经网络的传动系统刚度模型。通过多体动力学对S试件轮廓误差进行分析,建立传动系统的误差模型。利用残差全连接神经网络对加工后的S试件轮廓误差进行训练,得到传动系统刚度;搭建刚度测量试验台,对机床的刚度进行测量,结果验证了残差全连接神经网络模型的有效性;残差全连接模型的收敛速度更快,在迭代次数达到70次后,预测精度达到80%左右。     

立式加工中心空间误差验证及补偿

为提高某立式加工中心整机加工精度,借助旋量理论建立完备立式加工中心空间误差模型,在此基础上实现机床空间误差有效补偿.以旋量理论为基础推导并建立机床刀具运动链与工件运动链运动学正解,分析机床21项几何误差原理,在考虑21项几何误差的基础上建立该立式加工中心完备空间误差模型;利用九线法完成各项几何误差辨识;基于旋量运动学正解求解机床运动学逆解后得出运动轴实际运动路径,并通过体对角线实验对比补偿前后的效果.结果表明:所提补偿方法补偿效果显著,验证了机床空间误差模型的准确性,实现了提高机床加工精度的目的.     

基于内置传感器的数控机床动态加工误差测量方法

以HJ044双转台型五轴联动数控机床为例,以机床内置传感器信息和多体系统理论为基础,建立了刀具相对工件的运动学模型,提出了一种基于内置传感器信息的动态加工误差测量方法。该方法利用机床编码器或光栅尺等机床内置传感器信息获取机床各轴运动位移,并结合机床运动学模型,测量由机床的动态特性引起的加工误差。并通过实验表明该方法是一种简单有效的数控机床动态加工误差测量方法。     

数控车床几何误差建模与应用

以多体系统理论为基础结合齐次坐标变换原理,以i5T5.2型数控车床为例,分析其组成部件及拓扑结构,通过Matlab软件编写程序建立了该型车床的几何误差模型。通过计算机快速准确地对误差模型进行分析,并将分析结果以统计图的形式显示,便于发现误差分布规律及误差作用规律。通过机床实际加工棒料测得加工误差并与机床误差建模分析结果对比,较好地验证了模型的正确性。在后续实际加工中应用误差建模分析数据进行误差补偿,有效地提高了该型机床的加工精度。     

基于多体系统理论的车铣中心空间误差模型分析

数控机床的误差建模是进行机床运动设计、精度分析和误差补偿的关键技术,也是保证机床加工精度的重要环节.本文利用多体系统理论来构建超精密数控机床的几何误差模型,该模型简便、明确,不受机床结构和运动复杂程度的限制,为计算机床误差、实现误差补偿和修正控制指令提供了理论依据.在机床实际应用中,可以利用由精密机床误差建模所推导出的几何位置误差来修正理想加工指令,控制机床的实际运动,从而实现几何误差补偿,提高机床加工精度.     

Error compensation in flexible end milling of tubular geometries

There are many machining situations where slender tools are used to machine thin walled tubular workpieces. Such instances are more common in machining of aircraft structural parts. In these cases, cutting force induced tool as well as workpiece deflections are quite common which result into surface error on machined components. This paper presents a methodology to compensate such tool and workpiece induced surface errors in machining of thin walled geometries by modifying tool paths. The accuracy with which deflections can be predicted strongly depends on correctness of the cutting force model used. Traditionally employed mechanistic cutting force models overestimate tool and workpiece deflections in this case as the change of process geometry due to deflections is not accounted in modeling. Therefore, a cutting force model accounting for change in process geometry due to static deflections of tool and workpiece is adopted in this work. Such a force model is used in predicting tool and workpiece deflection induced surface errors on machined components and then compensating the same by modifying tool path. The paper also studies effectiveness of error compensation scheme for both synclastic and anti-clastic configurations of tubular geometries.     

MVC850B型立式数控铣床误差分析与补偿试验研究

针对企业实际生产中铣床加工精度波动的问题,应用Renishaw XL-30激光干涉仪对MVC850B数控铣床的定位误差进行精密检测与补偿试验.利用环境参数对比试验,得出影响定位误差测量的因素;通过三因素双指标正交试验判断进给速度、加工时间以及测距等输入变量对反向间隙与螺距累积误差影响的主次关系;通过单因素对比试验获得反...     

Milling error prediction and compensation in machining of low-rigidity parts

The paper reports on a new integrated methodology for modelling and prediction of surface errors caused by deflection during machining of low-rigidity components. The proposed approach is based on identifying and modelling key processing characteristics that influence part deflection, predicting the workpiece deflection through an adaptive flexible theoretical force-FEA deflection model and providing an input for downstream decision making on error compensation. A new analytical flexible force model suitable for static machining error prediction of low-rigidity components is proposed. The model is based on an extended perfect plastic layer model integrated with a FE model for prediction of part deflection. At each computational step, the flexible force is calculated by taking into account the changes of the immersion angles of the engaged teeth. The material removal process at any infinitesimal segment of the milling cutter teeth is considered as oblique cutting, for which the cutting force is calculated using an orthogonal–oblique transformation. This study aims to increase the understanding of the causes of poor geometric accuracy by considering the impact of the machining forces on the deflection of thin-wall structures. The reported work is a part of an ongoing research for developing an adaptive machining planning environment for surface error modelling and prediction and selection of process and tool path parameters for rapid machining of complex low-rigidity high-accuracy parts.