五轴数控机床旋转轴综合误差测量与辨识

针对五轴数控机床旋转轴的运动误差和几何误差的综合评估问题,在不考虑直线轴运动误差影响的情况下,提出了一种采用R-test测量仪的测量及其辨识方法。首先,测量过程按照参考球的两种不同高度设置进行,仅移动旋转轴,而不移动直线轴。其次,利用R-test测量仪对旋转轴的运动精度进行了测量。此外,假设旋转轴位置几何误差和工作台上参考球的设置误差是影响测量结果的因素,并通过最小二乘法对这些因素进行分离。采用IBS公司的R-test测量仪,对米克朗公司UCP800Duro立式五轴加工中心C轴的运动误差和几何误差进行了测量实验。研究结果表明,该方法能够正确识别旋转轴的运动误差和几何误差,可以有效地综合评估旋转轴的运动精度,并有助于进一步提高旋转工作台的精度。

基于球杆仪的五轴数控机床误差快速检测方法

几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同一平面不同位置进行两次圆轨迹,辨识出4项平动轴关键线性误差;针对五轴机床的转台和摆动轴,设计基于球杆仪的多条空间测试轨迹,完整求解出旋转轴12项几何误差。实验结果显示,所提方法获得转角定位误差与激光干涉仪法最大误差为0.001 8°,利用检测结果进行机床空间误差补偿,测试轨迹偏差由16μm降至4μm,为补偿前的25%,验证了方法的有效性。提出的五轴机床几何误差检测方法方便、便捷,适用于工业现场。

双转台五轴数控机床旋转轴位置无关几何误差辨识

针对双转台五轴数控机床旋转轴几何误差辨识精度问题,提出一种在机床坐标系下的旋转轴位置无关几何误差(PIGEs)辨识模型。建立了刀具球与工件球在机床坐标系下的实际初始坐标,通过逆矩阵得到工件球在所测轴的实际初始位置,基于4种测量模式建立了包含球杆仪安装误差与旋转轴PIGEs的杆长变化量数学模型。仿真分析了PIGEs对测量模式的影响,结果表明刀具球在两旋转轴轴线交点位置时,平行度误差不影响球杆仪杆长变化量。最后,通过实验辨识出旋转轴8项PIGEs,并对旋转轴PIGEs的4项位置误差进行补偿。实验结果表明,补偿后的位置误差最大绝对值由203.5μm减小至5.1μm,所提出的辨识模型可以有效提高五轴机床精度。

基于球杆仪的五轴数控机床动态精度检测

针对五轴数控机床的动态精度检验,提出一种基于球杆仪的五轴联动检测方法。该方法基于传统圆弧检测,通过研究S试件构型,提取S形试件加工时五轴联动刀轴矢量,与圆弧检测点位进行匹配,使得在刀尖点做圆周运动的同时,刀轴做复杂摆动,从而模拟在加工复杂曲面时机床的实际运动状态;构建了基于球杆仪的五轴数控机床动态误差模型,通过运动链传递,推导出各轴动态误差与球杆仪数据的表达式;利用该方法指导各轴伺服参数优化调整,能够提高数控机床的动态精度。通过进行在机测量实验,验证了该方法对数控机床五轴动态性能检测的有效性。

马卡五轴数控机床助力国产大飞机产业链建设与发展

近年来,沈阳马卡智工科技有限公司(MAKA,简称马卡机床)聚焦进口替代,成功中标中航沈飞民用飞机有限责任公司C919吊挂自动制孔设备项目,并于8月23日参加了“C919大型客机装配效率提升系列攻关成果对接会”签约仪式。活动中,沈飞民机与马卡机床围绕技术合作、产线设备签署了战略合作协议。

五轴数控机床运动自由度分析

五轴数控机床的切削运动要比普通三轴数控铣床复杂,它释放了刀具相对工件的转动自由度,更容易遇到刀具干涉问题。为对五轴数控机床的切削运动有一个全面了解,文章对五轴数控机床的切削运动自由度原理进行分析,尤其对其中的转动自由度,利用了静态欧拉角、动态欧拉角的原理对其进行了较为详细的讨论。

基于五轴数控机床的复杂曲面加工研究

近年来,复杂曲面零件的加工需求日益增长。深入研究基于五轴数控机床的复杂曲面加工技术,首先详细阐述五轴数控机床的工作原理,其次分析复杂曲面加工的难点,最后着重探讨工件装夹定位、刀具路径规划、加工参数设置和后处理等关键的复杂曲面加工工艺要点。对比实验结果表明,五轴加工在形状精度、表面质量、加工效率和刀具寿命等方面具有显著优势。

五轴数控机床空间定位精度改善方法研究现状

五轴数控机床空间定位精度受机床静、动态误差的综合作用,是影响工件加工质量的重要指标。综述了基于不同误差源数值特征描述的几种主流误差建模方法,分析与建模方法对应的几种误差灵敏度分析方法的特点。根据五轴数控机床的构成,分别对平动轴和转动轴的误差检测和误差辨识方法进行了综述和分析。根据动、静态误差类型的不同,总结了现有几种主要误差补偿方法的特点。最终,综合误差建模、误差灵敏度分析、误差检测和辨识以及误差补偿五个方面,系统性地分析了现有五轴数控机床空间定位精度改善方法中尚需解决的问题,探讨了五轴数控机床空间定位精度改善方法未来的发展方向。

五轴数控机床综合误差建模分析

分析了机床运动副的误差运动学原理 ,利用齐次坐标变换对一台包含 3个移动副和 2个转动副的五轴加工中心建立了误差综合数学模型 .模型中不仅包含了几何误差且包含了热误差 ,共计 5 7个误差元素 .本分析方法可为其他类型的多轴数控机床。

基于RTCP功能的五轴数控机床动态误差溯源方法

RTCP(Rotation tool center point)功能作为目前高档数控机床必备的功能之一,可以大幅减小由于旋转轴运动带来的非线性误差,有效提高机床加工精度。根据刀具刀尖点相对于加工工件相对静止的特点,设定刀具刀尖点不动,规划了有利于研究机床伺服系统动态性能的RTCP轨迹,并进行伺服系统仿真研究,得到刀尖点误差轨迹与机床伺服系统动态性能影响因素的对应关系,并依据此对应关系提出动态误差溯源方法,为数控机床伺服系统参数调整提供理论支持。

五轴数控机床综合误差建模评价方法研究

针对五轴数控机床精度综合评价分析的需要,提出了一种对机床几何误差和伺服误差进行综合评价的方法。该方法通过机床线性轴和旋转轴联动的方式,利用球杆仪进行圆度误差检测,根据所建立的误差分析评价模型,通过对机床运动过程中的各项误差对机床总误差的影响进行分析得知,随着进给速度的增加,机床的几何误差基本保持不变,而伺服误差在机床总误差中所占比重逐渐增大,当进给速度增大到10 000 mm/min时伺服误差占机床总误差的75%左右。实验结果表明本机床误差评价模型具有较高的准确性,分析结果可为机床的误差补偿提供计算依据。

五轴数控机床运动误差建模与测试技术

针对双轴旋转工作台五轴数控机床,运用齐次变换矩阵建立了机床运动误差模型,并得到了相应的简化模型.为了测量双轴转台五轴数控机床的运动误差,提出一种基于双球杆仪的五轴机床运动误差分离方法.此方法通过控制数控机床的运动,使机床的任意1个旋转轴与2个直线轴构成三轴联动而另外2个轴保持静止,据此设计了6种机床运动轨迹来测量误差.在测量过程中采用双球杆仪来测量主轴与工作台之间的相对距离,将所测特定位置处的长度值代入误差模型即可得出机床的运动误差.该方法大大简化了数学模型的计算和误差分离的整个过程.仿真分析表明:此方法可以精确地分离出五轴数控机床的旋转工作台的所有8个运动误差,是一种非常有效而简便的五轴数控机床运动误差测量方法.

基于“S”件的五轴数控机床加工性能综合评价方法研究

五轴数控机床由于其结构的复杂性,还没有相应的加工性能检验规范。为了对五轴数控机床加工性能进行评价,建立了基于"S"件试切结果的五轴数控机床加工性能综合评价模型。根据隶属关系构造了综合评价指标体系,基于五轴数控机床加工"S"件的加工质量测试数据提取出特征区域与评价指标,根据序关系分析法计算各层指标权重,利用模糊分析建立了机床加工精度等级综合评价集结函数。最后用样本数据验证了评价模型的准确性。

基于综合评价体系的五轴数控机床加工性能评价和误差溯源方法

五轴数控机床的加工性能在制造行业一直是研究的热点,基于检验试件切削是常见的测评方法,然而试件和机床之间的映射关系难以确定,出现误差后如何调整精度成为难点。为了科学对其评价,通过仿真平台建立了机床控制系统参数与五轴机床检验试件——S试件加工误差之间的映射关系,引入机床各轴分类评价的隶属度,此基础上开发了误差溯源的综合评价体系,由三坐标测量机得到的S件轮廓误差数据反求出机床的加工性能等级和较差的轴类控制参数,并制订了基于S试件的机床加工精度测评规范,最后通过某五轴AB摆数控机床的切削试验,验证了方法的有效性。该成果有助于解决我国高端制造业长期缺乏机床性能测评的共性技术问题,具有重要的应用前景和经济价值。

双转台五轴数控机床后置处理算法研究

通过分析双转台五轴数控机床坐标系和CAM加工坐标系的关系,建立其数学模型,进行机床运动学求解,推导出该类机床后置处理转角计算公式和坐标转换计算公式。根据推导结果,开发了UCP600五轴数控机床专用后置处理程序,经实验验证可以满足五轴联动后置处理的要求。

基于球杆仪检测五轴数控机床主轴的热误差

提出了一种基于球杆仪的主轴热误差检测新方法用于五轴数控机床主轴热误差的便捷检测。该方法借助五轴数控机床的两个旋转轴分别单独运动,实现两个正交圆或圆弧构成的球杆仪空间轨迹测量;采用最小二乘方法对测量数据进行处理,求解主轴空间位置;通过初始状态和经过一定时间间隔测量多组数据,分离得到相应时间段的主轴热误差,包括1个轴向热伸长和2个径向热误差。以双转台五轴数控机床为例,从安装方法、测量步骤和辨识原理等方面介绍基于球杆仪的主轴热误差检测方法,并与ISO 230-3中的5点法进行了对比实验。实验结果显示:该方法的辨识结果与5点法测量结果的平均相对偏差小于15.8%,验证了本文方法的可行性和有效性。该方法测量装置简洁,便于携带、安装和测量,测试结果可为五轴数控机床主轴热误差补偿提供依据,从而有效地提高机床的加工精度。

五轴数控机床综合误差补偿解耦研究

五轴数控机床具有3个移动副和2个转动副,能对复杂曲面实现高精度加工,然而其误差补偿运动却比较复杂,因为其各运动副的误差补偿运动量与刀具和工件间的误差值(位置及方向误差)间存在一定的耦合关系。通过分析五轴机床的运动特点,用齐次坐标变换的方法建立了各运动副坐标系间的变换矩阵。基于小误差补偿运动假设,分析了误差运动和补偿运动间的相互关系,对五轴机床各运动副的位置及方向误差补偿运动进行了解耦,建立了可以进行空间五个误差补偿量计算的数学模型,为五轴机床的误差实时补偿提供了理论基础。

基于PSO优化NC代码的五轴数控机床几何误差补偿方法

提出一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的数控机床几何误差补偿方法,通过对工件NC代码进行优化来提高数控机床精度。首先,通过对测量误差数据进行拟合,建立每个轴的基本误差项的优化多项式,根据误差定义将多项式常数项设为0,通过F检验来确定最佳多项式拟合阶数。其次,利用机床的正和逆运动学建立刀具位姿与NC代码之间的双向转换,通过SmartCNC500_DRTD五轴机床的后置处理器生成NC代码,将理想NC代码的刀具位姿引入几何误差模型建立数学表达式。最后,提出一种基于PSO算法的NC代码优化方法,将粒子定义为刀具位姿,初始粒子围绕理想刀具位姿生成,改进粒子移动方法以避免局部最优。工件切削实验表明该方法能够得到较优的NC代码,提高了机床的加工精度,验证了本文方法的可行性和有效性。

五轴数控机床的空间误差建模与解耦补偿分析

针对五轴联动数控机床的位置与姿态误差补偿过程中各运动轴的误差补偿量与刀具和工件间的误差值耦合关系较为复杂的问题，在解析五轴机床运动学方程的基础上，利用多轴机床的误差运动学原理，建立了用各运动轴坐标系变换矩阵描述的机床误差模型。基于小误差补偿运动假设，分析了误差运动和补偿运动间的相互关系，对五轴机床各运动轴的位置与方向的误差补偿运动进行了解耦，建立了五轴数控机床的一种新的空间几何误差补偿模型和补偿算法。基于此算法开发了具有空间补偿功能的后处理模块，并通过实验验证了该模块在提高机床加工精度方面的有效性。

五轴数控机床精度建模与预测研究

零部件几何误差导致的机床空间误差是影响数控机床加工精度的主要原因,为了明确机床运行过程中各单元几何误差对加工精度的影响程度及规律,从而经济合理地分配机床零部件的几何精度,基于多体系统理论建立了五轴数控机床的精度预测模型。利用精度模型进行了加工精度预测的单因素对比实验分析,选取NAS979圆锥台试件圆度误差作为分析对象,改变机床的部分几何误差参数值,得到参数改变对NAS979圆锥台试件圆度误差产生的影响及特点,即各零部件几何误差对加工精度的影响分布规律,为机床设计方案的改进及精度分配提供了理论参考。