五轴数控机床加工精度研究

国际金属加工网 2019年12月18日

1 五轴数控机床精度建模

为进一步了解五轴数控机床的加工精度建模,本文选择了某机床集团生产的五轴数控机床为研究对象,其中包括床身、工作台、工件、横向溜板、竖向溜板、绕轴摆动头等多个部分。首先把集层抽象成纤维多体系统后对基层的各个零件的误差量进行了解,清楚每个部件之间的误差量,以此为具体建议五轴数控机床精度模型提供理论上的基础。五轴数控机床的特征:五轴数控机床具有很强的几何特点,主要体现在几何误差项中,即以轴为例时,沿着轴移动就会产生相应的定位误差-(),方向产生的直线度误差-(),方向产生的直线度误差-();另外,滚动时,相应的位置也产生了误差,即滚转误差-(),偏摆误差-(),俯仰误差-()。所以在对五轴数控机床加工精度模型建立前必须分析轴和轴的几何误差,以便于更好地掌握各个部件间的运动关系,从而确定出正确的空间点,最终建立标准的模型。

2 五轴数控机床加工精度模型建立

根据五轴数控机床结构设计精度模型,并建立相应的控制坐标体系,然后根据五轴数控机床特征分析并确定旋正卡尔坐标,最后设定卡尔坐标系,即“(,,……)”。将其中刀具的坐标设为,然后以点为基础建立坐标体系,即:,,刀具形成的点坐标轴体系函数分析结果为:通过对上面坐标的分析得到机床在实际成型运动中,会针对点形成相应的坐标,即:,,从上面的数据坐标关系我们了解到建立机床加工精度模型时,要注意模型的坐标范围,并明确刀具形成点和位移点之间的变换关系,以保证测量效果。另外,还需要控制刀具成型点的位置,最好提前根据坐标设定刀具位置,然后在建立模型时将刀具的位置严格控制在提前设定好的位置范围内,以最大限度地减少刀具组装误差距离。最后,还需要根据刀具应用需求确定测量标准及要求,然后在该要求及标准基础上构建五轴刀具精度模型,并分析精度模型控制要素的数据坐标位置关系,以保证坐标模型得到高效应用。

3 五轴数控机床几何误差分析

五轴数控机床加工精度模型建立过程中还需要分析五轴数控机床加工精度几何误差,包括几何误差、热误差、载荷误差和伺服系统误差等。其中几何误差最容易测量,并且任何几何误差都可以通过运动建模的方法来进行分析,受到的环境因素影响最小。而热误差、载荷误差和伺服系统误差等的测量及分析难度较高,所以相比较而言,本文还是选择几何误差进行分析。本文选择的五轴龙门数控机床拥有个关键运动部件,各个关键零部件都可能存在静态和运动误差个部分,其中运动误差又分为项线位移和项角位移误差,这里可以根据刚体六自由度假设理论分析出每个轴运动都会产生项种误差,所以个轴就有项运动误差,以此为基础分析出五轴数控机床几何坐标体系中轴与轴、轴及轴、轴和轴之间,垂直度误差及静态误差分别存在项和项,所以五轴数控机床的几何误差参数一共有项。

4 五轴数控机床精度预测研究

建立五轴数控机床加工精度模型和分析其几何误差后,还需要对模型进行预测,主要通过实验分析的方法进行预测。具体预测如下:对数控机床应用过程中的坐标建模进行精度误差控制,尽可能将误差控制在一定范围内;然后将误差范围设定为,,等;之后按照该实验结果进行分析,并区别出五轴数控机床加工精度和实验效果;最后在该基础上按照具体的数控机床应用效果,对加工精度进行设置及选择,以提高机床应用效率。

5 结束语

五轴数控机床加工精度模型的建立,不仅能够完善五轴数控机床结构,还能够提高五轴数控机床的应用效率及加工精度。本文对五轴数控机床加工精度建模进行了详细分析,希望能够对五轴数控机床精度提升起到积极作用。


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