前言:
CNC加工中心作为工业母机,是实现复杂曲面零件高效高精度加工的核心加工设备,代表着一个国家装备制造业的发展水平,对一个国家的航空、军事、科研以及精密机械等行业有着至关重要的影响力[1]。CNC加工中心的几何精度是其加工精度的重要保证。在加工过程中,由于CNC加工中心几何空间误差影响,使得实际加工轨迹不能与理想轨迹完整吻合。研究表明,CNC加工中心的几何空间误差占被加工件加工误差的60%以上[2]。
为了消除加工中心的几何空间误差对加工精度的影响,就必须对加工中心刀具点进行误差补偿。而精确的加工中心空间误差模型是进行误差补偿的前提,所以CNC加工中心空间几何误差建模研究尤为重要。国外方面,1955年,DENAVIT等[3]提出了基于齐次坐标变换(Homogeneous transformation matrices,HTM)的理想运动学模型,D-H方法成为分析运动机构空间姿态的强有力工具;KIRIDENA等[4]等用D-H法建立了 TTTRR、RTTTR、RRTTT形式的五坐标机床的空间几何误差模型,研究了定位误差与体积误差之间的映射关系,该研究也使D-H法被广泛地用于多种多轴加工中心的空间几何误差建模;FAN等[5]学者基于多体系统理论进一步研究了多轴加工中心几何误差模型;国内方面,FU等[6]基于运动微分矢量,提出了 一种五轴加工中心几何误差建模、辨识与补偿方法;ZHONG等[7]基于多体系统理论与齐次变换矩阵,对五轴加工中心进行了几何误差建模;陈剑雄等[8]利用微分变换实现了加工中心误差解耦研究。
从以上文献中可以总结出CNC加工中心几何误差建模主要有以下两种方法[!M2]:①基于多体运动学与HTM法的CNC加工中心运动误差建模;②基于微分变换的CNC加工中心误差建模。两种误差建模方式基准不同。第一种误差模型以加工中心参考坐标系为基准,与特定加工中心的结构密切相关,仅仅适用于少量结构的加工中心误差建模,通用性相对较差。第二种误差模型以工件坐标系为基准,利用微分变换理论,将机床运动轴的几何误差等效为相对理想位姿,可以满足不同结构形式的CNC加工中心误差建模,通用性较强。而要运用微分变换理论对CNC加工中心进行空间几何误差建模,必须要知道加工中心运动轴误差传递链。所以为了实现对所有结构加工中心误差建模,一种获得任意加工中心运动轴误差传递链的方法就显得至关重要。
为此,本文提出一种任意拓扑结构CNC加工中心运动轴误差传递链建模方法。通过建立加工中心拓扑结构,利用多体系统理论与低序体序列,提出加工中心运动轴连接支承件相对运动矩阵和加工中心支承件连接矩阵概念,将加工中心运动轴误差传递与加工中心支承件相对运动矩阵和加工中心支承件连接矩阵联系起来,构建运动轴误差传递判定数学模型,从而获得运动轴误差传递链。然后结合微分变换理论实现任意加工中心空间几何误差计算。本文提出的方法,不仅可以获取任意结构加工中心运动轴误差传递链,而且易于计算机自动化建模与编程,能够实现计算机对加工中心的自动拓扑结构建模与运动轴误差传递链获取。同时,本文通过某五轴立式加工中心作为计算实例,证明了该运动轴误差传递链建模方法的有效性。
伯特利数控 备注:为保证文章的完整度,本文核心内容都PDF格式显示,如未有显示请刷新或转换浏览器尝试,手机浏览可能无法正常使用!
结束语:
(1) 本文建立了任意结构加工中心基于拓扑结构获得其运动轴误差传递链的建模方法和数学模型。提出了运动轴连接支承件〇阶低序体矩阵与运动轴连接支承件相对运动矩阵与运动轴误差传递之间的数学映射关系。通过该数学模型可以建立任意拓扑结构加工中心运动轴误差传递链,从而在宏观方面获得从工件坐标系到刀具坐标系的误差传递关系,从而为正向设计加工中心提供计算刀具点相对于工件坐标系的空间误差提供理论基础。
(2) 展示了运动轴误差传递链与基于微分变换的加工中心空间几何误差建模方法之间的结合。详细描述了运动轴误差传递链在基于微分变换的建模方法中的应用。从而通过加工中心空间几何误差建模与运动轴误差传递链结合,实现了在加工中心正向设计中利用加工中心拓扑结构计算其空间误差传递,也即在完成机床三维实体模型前,可以通过加工中心概念设计,获得其拓扑结构,然后通过本文方法定量获得加工中心空间误差传递。
(3) 通过五轴立式加工中心实例分析,验证了本文任意拓扑结构加工中心运动轴误差传递链建模方法的有效性和普遍性。
(4) 接下来将在本文的方法上继续研究任意结构加工中心支承件公差分配,实现加工中心精度设计中误差计算与公差分配一体化。
伯特利数控是一家集销售、应用及服务于一体的公司。产品包括:CNC加工中心、钻攻中心、龙门加工中心、雕铣机、石墨机、五轴加工中心、立式加工中心、卧式加工中心等。我们机床的生产工厂设在广东省东莞市,目前其生产的加工中心70%出口,其中出口到欧洲占到50%。我们尽心、尽力、尽意的服务!
声明:本站文章均来自网络,所有内容不代表本站观点,本站不承担任何法律责任!
2021-09
星瀚系列是宇匠数控打造的颠覆性产品,在高精度加工的情况下保证高速、高刚的特性,是真正意义的高速加工中心,其性能及质量可媲美进口高速加工中心。同时可配置超声波系统与石墨集尘系统,亦可运用在陶瓷等硬脆料、石墨等高粉尘料的加工;… [了解更多]
2021-09
星瀚S系列是宇匠数控打造的颠覆性产品,采用全闭环设计,在高精度加工的情况下保证高速、高刚的特性,是真正意义的高速加工中心,其性能及质量可媲美进口高速加工中心。同时可配置超声波系统与石墨集尘系统,亦可运用在陶瓷等硬脆料、石墨等高粉尘料的加工;… [了解更多]
2021-09
TC系列超声波陶瓷雕铣机,是利用了超声波高频振动原理作用于刀具,使刀具产生了16KHz-40KHz(每秒16000-40000次)的连续高强度脉冲冲击,带动磨头冲击工作。当工件的局部应力远远超过材料脆裂极限,材料局部破碎去除。 适用范围 特别适用于陶瓷(氧化锆、氧化铝、氮化铝… [了解更多]
2020-10
1 问题的提出数控加工夹具是数控CNC机械制造加工过程中用来 固定加工对象,使之占有正确的位置,以满足加工工艺条件、迅速、方便、安全地安装工件的装置。夹具通常由定位元件、夹紧装置 、对刀引导元件、分度装置、连接元件及夹具体等组成[1]。图1所示零件是应用于系列矿用防爆电器产品上的… [了解更多]