前言:
幾何誤差是加工中心的主要誤差源,約占加工中心總誤差源的40%,在加工中心運(yùn)行過(guò)程中始終影響著定位精度[u]。幾何誤差又分為兩大類,位置無(wú)關(guān)誤差和位置相關(guān)誤差,位置無(wú)關(guān)誤差又稱為裝配誤差。裝配誤差是指加工中心裝配過(guò)程中,由于人為因素而產(chǎn)生的各軸之間的垂直度/平行度/相對(duì)位置誤差,裝配誤差是一個(gè)固定值;而位置相關(guān)誤差起因于加工中心各零部件的加工精度,例如絲杠、線軌等,加工中心在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于零件的不精確,在不同位置會(huì)產(chǎn)生6自由度方向的微小偏移量,這些偏移量隨著加工中心位置的不同而不同,與加工中心位置保持著一定的函數(shù)關(guān)系[1]。
誤差補(bǔ)償包括誤差測(cè)量、誤差溯源和誤差建模補(bǔ)償3個(gè)階段。誤差模型的建立在誤差補(bǔ)償中起
著重要的作用,常用的誤差建模理論有多體系統(tǒng)理論[3_12’14—161和旋量理論[13]。多體系統(tǒng)理論以齊次坐標(biāo)變換矩陣為基礎(chǔ),在加工中心的各個(gè)運(yùn)動(dòng)體上建立局部坐標(biāo)系,加工中心的相互運(yùn)動(dòng)表示為各個(gè)局部坐標(biāo)系之間的平移/旋轉(zhuǎn)齊次坐標(biāo)變換,計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單且容易理解,是目前應(yīng)用最為廣泛的建模方法。與常用的齊次坐標(biāo)變換方法不同的是,旋量理論在全局坐標(biāo)系下描述剛體運(yùn)動(dòng),因此旋量理論不需要像齊次坐標(biāo)變換方法一樣建立很多局部坐標(biāo)系,但是原本定義在笛卡爾空間中的幾何誤差項(xiàng)必須通過(guò)旋量理論轉(zhuǎn)變到se(3)歐氏空間中,使得旋量理論的計(jì)算相較于齊次坐標(biāo)變換法更加復(fù)雜。本文誤差模型是基于齊次坐標(biāo)變換矩陣建立得到的。
在過(guò)去十幾年來(lái),誤差補(bǔ)償?shù)难芯恳呀?jīng)取得了豐碩的成果。Zhu等建立了誤差辨識(shí)模型及誤差補(bǔ)償模型,有效地辨識(shí)出5軸加工中心旋轉(zhuǎn)軸位置相關(guān)誤差并進(jìn)行了補(bǔ)償[4]。Cui等將補(bǔ)償實(shí)施策略集成到840D商用CNC系統(tǒng)中,開發(fā)了軟、硬件補(bǔ)償系統(tǒng),采用了多線程并行管理技術(shù),避免了 CPU長(zhǎng)時(shí)間的工作iTsutsumi等采用球桿儀的圓測(cè)試技術(shù)辨識(shí)出雙轉(zhuǎn)臺(tái)型5軸加工中心兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的8項(xiàng)固定誤差并進(jìn)行補(bǔ)償,但沒(méi)有考慮直線軸的三項(xiàng)垂直度誤差且只修正了刀具中心位置的偏差,并未對(duì)刀軸矢量誤差進(jìn)行探討[6]。LEE等在研究過(guò)程中也沒(méi)有涉及直線軸的三項(xiàng)垂直度誤差現(xiàn)有的絕大部分補(bǔ)償方法,其核心思想是在理想的加工代碼中添加一個(gè)與誤差矢量相反的人為誤差矢量,從而盡可能抵消現(xiàn)存的誤差。所以很多學(xué)者都集中精力提出了許多算法求解出刀具相對(duì)于工件的終端誤差矢量。比較常用的方法有微分算子解耦方法[8’91、迭代回歸計(jì)算方法[11’12]和微分誤差預(yù)測(cè)法[14’15]。
與此不同的是,Yang等基于旋量理論提出了實(shí)際逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解算法,避免了前向、逆向、微分和迭代等繁瑣的推導(dǎo)[13]。筆者也曾基于齊次坐標(biāo)變換方法,推導(dǎo)了實(shí)際逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)解析表達(dá)式,不需要求解誤差矢量,打破了傳統(tǒng)誤差補(bǔ)償方法思維的局限性[16],但研究不夠全面,只考慮了 2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的裝配誤差,而直線軸誤差的引入,大大增加了逆向求解的難度。本文是在已有工作的基礎(chǔ)上,引入直線軸裝配誤差,集中直線軸運(yùn)動(dòng)坐標(biāo),將其與誤差運(yùn)動(dòng)分離開來(lái),從而求得誤差補(bǔ)償后的NC代碼解析表達(dá)式。同時(shí)將該求解算法推廣到任意結(jié)構(gòu)的5軸加工中心,表明了算法的通用性,并通過(guò)仿真切削驗(yàn)證了算法的可行性和正確性。
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結(jié)束語(yǔ):
本文以回轉(zhuǎn)/擺頭型5軸加工中心為例,建立了包含11項(xiàng)裝配誤差的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,一次逆向運(yùn)算求解補(bǔ)償后的NC代碼解析表達(dá)式,與傳統(tǒng)誤差補(bǔ)償方法相比,補(bǔ)償過(guò)程簡(jiǎn)單,有助于實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償?shù)难芯俊K岢龅膶?shí)際逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)算法適用于其他任意結(jié)構(gòu)的5軸加工中心,為適應(yīng)各種5軸結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)誤差補(bǔ)償模型的建立提供基礎(chǔ);對(duì)比了所提方法與迭代、微分補(bǔ)償方法,結(jié)果表明所提方法計(jì)算效率顯著提高,且能滿足精度要求。建立了仿真加工中心模型,通過(guò)模擬切削驗(yàn)證了該補(bǔ)償方法能顯著消除裝配誤差對(duì)加工精度的影響,有效提高加工中心的加工精度。
伯特利數(shù)控是一家集銷售、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括:CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機(jī)、石墨機(jī)、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機(jī)床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省東莞市,目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口,其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務(wù)!
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2024-11
本文以組合式六角亭模型為實(shí)例,分析工藝難點(diǎn)與加工可行性,指出該模型的加工難點(diǎn)是模型形狀不規(guī)則和整體剛性差,并通過(guò)設(shè)計(jì)新的工藝方案解決加工難點(diǎn),完成了模型整體的加工。新的加工工藝有助于提高加工效率和精度,為五軸數(shù)控加工提供了一個(gè)典型案例,對(duì)于五軸加工中心數(shù)控加工也具有指導(dǎo)作用和重要… [了解更多]
2024-11
宇匠數(shù)控 備注:為保證文章的完整度,本文核心內(nèi)容由PDF格式顯示,如未有顯示請(qǐng)刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試,手機(jī)瀏覽可能無(wú)法正常使用!本文摘要:通過(guò)對(duì)混聯(lián)五軸加工中心自適應(yīng)深度學(xué)習(xí)控制方法的 研 究,可 知 此 方 法 的 創(chuàng) 新 之 處 在 于:1)建 立 了 機(jī) 床 的 運(yùn) 動(dòng) 學(xué) … [了解更多]
2024-11
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2024-11
?加工精度是影響機(jī)床性能和產(chǎn)品質(zhì)量的主要難題,也是制約國(guó)家精密制造能力的重要因素。本文以五軸加工中心為對(duì)象,針對(duì)提升機(jī)床精度進(jìn)行了研究。并且隨著科技的發(fā)展,精密的儀器和零件在生產(chǎn)實(shí)踐中占據(jù)的分量逐漸增加,在數(shù)控機(jī)床這種精密機(jī)器精度不斷提高的同時(shí),必須控制內(nèi)外界環(huán)境的隨機(jī)影響因素在… [了解更多]