DRIVE AND CONTROL OF VIRTUAL-AXIS NC MACHINE TOOLS

The structure features and driving modes of virtual axis NC machine tools are studied. Accor ding to different application requirements,the three axis control method,the five axis control method and the sixfreedom control method are put forward.These results lay a foundation for the product development of the virtual axis NC machine tools

Development of Virtual Simulation System for Remote Collaborative Surface Machining

Most researches about virtual machine tool are emphasized on simulations of machine motion and machining process for single machine. In this paper,a virtual simulation system for remote collaborative surface machining is developed. The motion command of machine tool is generated by an interpolator,which can derive synchronized motion commands according to feedrate. Thus,the system can estimate the machining time. For universal assembly of five-axis virtual machine tool,it is based on the D-H notation representation and machining constraints consideration. The remote collaborative virtual manufacturing system based on the CORBA technology is proposed in this paper. It demonstrated that the developed virtual machine tool can be used to verify and simulate the machining process for the collaboration of the surface design and manufacturing team.

五轴联动机床虚拟加工系统构建及仿真验证

五轴联动机床具有3个直线轴和2个回转轴,能在一次装夹中完成复杂曲面及异形几何特征类零件加工。实际加工过程中,刀具与工件相对运动复杂,常遇到刀具干涉。基于此,以五轴联动机床为研究对象,进行机床结构的运动链分析和零部件建模、装配,进而阐述了虚拟加工系统构建方法。最后以风扇叶轮加工为例,在已构建的系统上进行仿真验证。结果表明,该系统可以模拟双转台型五轴联动机床实际切削运动过程,可以发现加工过程中可能存在的干涉、碰撞等,对实际生产起到一定的指导作用。该研究不仅可以为类似五轴数控机床虚拟加工系统构建提供借鉴,而且对提高加工仿真技术及五轴机床应用水平也具有重要的价值。

基于RTLinux开放式虚轴机床数控系统研究

给出了一种在 RTLinux上实现开放式软件型数控系统的软硬件模型 ,该系统的软件是由一开放式 CNC内核和功能模块所组成的 ,给出了这一 CNC内核的组成部分以及各组成部分之间的依赖关系。用户可利用这一内核。开发所需的各种功能 ,构成高性能数控系统。给出了该系统的功能模块 ,明确了各模块之间的关系以及各模块和 CNC内核之间的关系。该系统的硬件是由一台 PC机和 I/O接口卡组成 ,可通过网络与外界通讯。

基于Virtools并联机床虚拟装配系统的研究

并联机床,机构简单而数学复杂,是一种知识密集型机构。它的出现积极响应了现代制造业对高速、高精度制造装配的需求,同时也带来了全新的机遇和挑战。为了弥补学校及企业在并联机床教学及培训方面的不足,提高学生及工人对并联机床工作机理及产品装配的掌握,设计了基于Virtools的并联机床的虚拟装配系统。通过UG建立并联机床的三维模型,通过3d Max渲染及制作运动仿真动画,在此基础上利用Virtools平台设计了交互式的并联机床的虚拟装配系统。该系统界面友好、交互性强,不仅节省开发时间和成本,而且大大减少对资源的利用,能够满足高校及企业的教学与培训需求。

基于五轴平台的枞树型轮槽铣刀加工工艺分析

轮槽成型铣刀是加工汽轮机轮毂槽的重要工具,其结构复杂且加工困难。为提高加工效率和精度,以某型高速钢轮槽铣刀为例,提出基于五轴平台的加工工艺方法。使用UG软件基于五轴车铣复合机床规划粗加工刀具路径,并采用专用后置处理器生成数控加工程序,通过虚拟机床进行仿真验证;采用NUMROTO软件规划精加工路径,获得磨削NC代码并进行虚拟加工验证;进行实际切削验证,通过DOOSAN PUMA SMX2600ST车铣复合加工中心对刀具进行粗加工后,在SAACKE UWIF五轴工具磨床上完成刀具的精加工。实验结果证明,该工艺方法不仅能保证产品质量符合工艺设计要求,而且制造效率提高了20%。

“三位一体”数字化制造实验平台设计与研究

为适应机械设计与制造的教育数字化转型发展要求,利用了互联网技术、反求设计、五轴数控加工、虚实结合技术以及现代机械设计方法等技术手段,设计了“三位一体”数字化实验平台,开发了数字化设计模块、数字化制造模块以及数字化检测模块,研究了复杂零件数字化制造过程的先进技术方法以及可行性和有效性,基于“三位一体”实验平台,使复杂叶轮优化设计后的等熵效率提升了0.7%,流量提高了3.92%,并改善了加工质量和制造效率,提高了五轴数控机床的使用精度。“三位一体”数字化制造实验平台的设计和研发为企事业单位和高等院校的教育数字化转型提供了理论基础和建设方案,有助于机械设计与制造行业创新复合型人才的培养。

五轴并联机床刀具末端运动位姿自适应控制技术

高精尖领域对精密小零件的加工精度要求越来越高,五轴并联机床作为主要机械加工设备,严格控制机床刀具的运动位姿对于保证成品零件的加工精度具有极其重要的作用。在此背景下,研究一种五轴并联机床刀具末端运动位姿自适应控制技术。在五轴并联机床前方布置两个CCD摄像头作为视觉系统,拍摄关于刀具末端的左右两张图像;在图像预处理、特征点提取与匹配等环节的基础上,求解位姿参数,包括位置三维坐标以及3个姿态数据。以刀具末端运动实际位姿为输入,利用神经网络获取与刀具末端紧密相连的五轴关节角度补偿量。利用PID控制器,通过补偿量计算位姿控制量不断纠正位姿误差,靠近理想位姿。结果表明:应用所提控制方法,与理想位姿之间的平均误差均更小,且平均误差的波动最小,三维位置坐标波动仅在-0.02~0.015、-0.01~0.02、-0.02~0.02 mm之间;横滚角、俯仰角以及方位角波动仅在-0.02°~0.03°、-0.01°~0.04°、-0.02°~0.01°之间,由此说明所提控制方法的精度更高,控制稳定性更高。

基于虚拟材料法的六自由度并联机床静刚度研究

六自由度并联机床运动学模型比较复杂,并且由于零件结合面之间存在间隙、粗糙度、受力情况等不确定性因素,其刚度难以采用数学方法直接计算。针对这一难题,采用了一种结合实验、虚拟材料法、有限元分析的研究方法,建立了等效且简化的有限元模型,能够准确计算机床在不同位姿下的静刚度,得到了机床工作空间内的刚度变化规律。结果表明,机床活动平台由中心向外水平移动时Z向刚度下降较快,垂直向下移动时X、Y向刚度下降较快,而平台转动时刚度呈现较复杂的变化情况,这一分析为并联机床的结构改进及切削工艺优化提供了理论基础。

并联机床虚拟产品设计系统及基本框架研究

在分析并联机床发展现状与设计环境所面临问题的基础上 ,结合虚拟制造技术 ,提出并联机床虚拟产品设计系统 ,分析了其工程应用价值 ,并初步构建了系统的框架结构。该系统框架包括机构概念设计与运动学设计、整机组合设计与动力学设计、作业过程仿真与作业性能分析三个平台 ,将为并联机床的设计者。

六自由度虚拟轴机床预处理算法研究及系统建造

研究了六自由度虚拟轴机床的预处理算法 ,阐述了利用多余自由度提高机床工作性能的策略 ,并结合 VAMT1 Y探讨了虚拟轴机床预处理系统的实现方法。

新型三腿并联机床的速度及加速度分析

东北大学在前期研究的基础上最近又开发了一种新型三腿并联机床 ,该机床可用于立式加工 ,将工作头旋转一定角度后又可实现卧式加工·介绍了该机床的结构型式和特点 ,并对机床的运动学问题进行了研究 ,在分析平行约束机构的基础上 ,推出了相应的位置、速度、加速度等运动学方程 ,并得出了雅可比矩阵的计算公式·理论分析表明 ,该机床的运动方程为显式 ,形式简单 ,计算量小 ,易于进行实时控制·此种机床可望在木制品加工。

并联机床的历史、现状及展望

本文介绍了并联机床的基本概念、分类方法及其基本特性 ,详细地阐述了并联机床在国内外的发展历史、研究状况以及关键基础零部件的发展状况 ,在此基础上 ,分析了并联机床结构上的优缺点 ,表明了并联机床走向实用化所面临的一些问题 。

一种新型并联机床的精度建模与误差分析

以一种新型并联机床为对象,提出了一种精度建模方法。将精度建模的问题转化对应的"虚拟机构"的运动分析问题,建立了主进给机构的驱动误差、结构误差及球铰间隙误差与刀尖参考点位姿误差之间的关系式,利用空间矢量链模型推出了并联机床系统位姿误差与主进给机构安装误差、立柱尺寸误差及工作台运动误差间关系的综合表达式,为该新型并联机床的精度补偿提供了理论基础。最后给出了误差分析的数值实例。

虚拟轴机床数控系统的研究

在分析了Ｓｔｅｗａｒｔ平台独特结构的基础上，结合研制的ＶＡＭＴ１Ｙ，提出了一种开放式、模块化和层次化的虚拟轴机床数控系统的设计思想，并针对其软硬件结构及具体功能的划分和实现进行了说明。

基于Stewart平台数控机床的轨迹规划研究

根据虚拟轴机床在制造业中的应用特点，阐述多余自由度的概念，提出利用优化多余自由度实现刀具轨迹规划的策略。在大量仿真实验结果的指导下，提出一种更加简单的确定多余自由度的方法，该方法可以在机床的实际控制中快捷地实现刀具轨迹规划。

新型混联虚拟轴机床加工仿真系统的设计与实现

提出了一种混联型虚拟轴机床的新结构 ,该新型虚拟轴机床具有工作空间大、可实现姿态角大、位置与姿态解耦等优点。以该虚拟轴机床为对象 ,基于 3DS环境和 MAXScript脚本语言开发平台 ,在虚拟环境下进行了样机的实体建模、运动学仿真和干涉分析。为检查机床结构设计中的动静态干涉问题、验证轨迹规划的合理性。

基于ADAMS的并联机器人运动学和动力学仿真

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了Stewart型并联机构的虚拟样机模型,包括对并联机器人各部件的简化方法、在ADAMS中的模型描述及仿真过程控制,并利用该虚拟样机模型对并联机器人进行了运动学和动力学分析。为并联机器人系统的设计、制造和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数。实现了在计算机上通过使用CAE仿真软件来对并联机器人的运动和动力性能进行分析,为并联机器人的设计提供了一套有效的分析方法。

基于工作空间和遗传算法的虚拟轴机床参数设计

分析了影响三腿虚拟轴机床工作空间形状和大小的因素 ,将满足工作空间要求的机床参数设计问题归结为三变量优化问题 ,采用遗传算法进行求解。运用该法可确定主要的机床参数 ,为机床的总体设计提供依据。

S形检测试件五轴联动数控加工方法研究

作为国际标准试件中的新成员,S形检测试件由于其造型复杂,一直是加工领域中的一个难题。在UG NX环境下,通过三维建模、工艺规划、数控编程得到了S形件加工后置指令。基于虚拟机床技术理论,搭建了后置指令加工仿真通用平台,并验证了S形件数控程序的准确性。提出并对比分析了多种编程加工方法下S形件的理论误差。选取最优编程方法进行切削实验,实现了S形件的五轴联动加工。