双五轴数控铣削机床旋转轴误差辨识方法

为了快速、系统地辨识双五轴数控铣削机床旋转轴几何误差,提出了一种基于R-test的误差测量辨识方法。根据R-test误差模型研究误差测量值与各项误差参数的关系,辨识旋转轴各个几何误差项以得到旋转轴的安装误差和运动误差;利用最小二乘法原理平面圆拟合和直线拟合的方法分别辨识出2项位移误差和2项垂直度误差;基于多体系统理论及齐次坐标变换方法建立刀具坐标系与工件坐标系的齐次坐标变换模型,并辨识出3项移动误差和3项转动误差;最后,根据所得辨识值对X向和Y向位移误差进行补偿。实验结果表明,补偿后X向和Y向位移误差明显减小,误差补偿结果验证了测量、辨识的准确性和有效性。

基于OBB-SAT算法的双五轴加工路径碰撞检测方法

在双五轴镜像铣削加工过程中,支撑端和铣削端在同步运动时可能会发生碰撞,对设备安全和蒙皮件质量造成较大影响。为了预防两端之间的干涉,采用OBB包围盒模型与分离轴算法实现镜像铣加工的碰撞检测。首先分析OBB包围盒的建立方法及其优势,并建立机床支撑端与铣削端的包围盒模型;然后通过分离轴算法得到支撑端与铣削端的最近距离,并判断不同铣削位置是否碰撞;最后通过MATLAB进行仿真。仿真结果表明,相比AABB包围盒法,OBB包围盒法建模速度提高了25%,并能有效利用SAT算法判断碰撞的发生。

双五轴机床几何误差补偿策略

针对双五轴镜像铣机床加工时的几何误差辨识与补偿问题,基于激光干涉仪,运用“十二线”辨识法对五轴镜像铣机床平动轴的误差元素进行测量与辨识;基于R-test测量仪对五轴镜像铣机床转动轴的误差元素进行测量与辨识。以误差抵消为基本思想,提出一种基于参数误差模型的镜像铣机床精度补偿策略,计算刀触点和刀轴矢量在工件坐标系中的空间误差。运用解耦计算首先对转动轴进行补偿计算,再对平动轴进行补偿计算,通过修改NC代码分别对五轴镜像铣机床的铣削侧和支撑侧进行精度补偿。实验结果表明,补偿后的机床铣削侧和支撑侧的平均相对位置和方向精度分别提高了73%和60%,达到了镜像铣加工的精度要求,证实了该误差补偿算法的有效性和可行性。

镜像铣支撑端与铣削端之间的碰撞检测算法研究

双五轴镜像铣机床是提高蒙皮、壁板等大型薄壁件加工质量的新型设备,铣削端与支撑端均采用卧式龙门五轴结构,且镜像分布于加工工件两侧。在加工过程中,铣削端与支撑端同步运动,因此它们之间的碰撞检测是实现安全、稳定加工的保障。采用基于包围球的AABB包围盒模型与GJK算法,分别建立了双五轴镜像铣设备的运动模型以及防碰撞算法。首先,通过分析AABB包围盒和包围球的优缺点,提出一种将AABB包围盒与包围球相结合的包围体,从而建立支撑端和铣削端的全尺寸模型;其次,分析包围盒碰撞检测方法与GJK算法的特点,给出双五轴镜像铣防碰撞算法;最后,使用OpenGL对建立的模型与防碰撞算法进行仿真验证,结果表明该模型与算法是有效的。