五軸機(jī)床是在三軸數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸所構(gòu)成的加工設(shè)備,在五軸進(jìn)行聯(lián)動(dòng)的時(shí)候可以同時(shí)調(diào)節(jié)刀尖位置和刀軸姿態(tài),因此可以加工出航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、飛機(jī)結(jié)構(gòu)片、精密磨具等復(fù)雜曲面零件。掌握五軸數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)對(duì)我國(guó)的航空、軍事、科研、高精醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展有著非常重要的支撐作用。五軸數(shù)控機(jī)床在加工零件過(guò)程中比較復(fù)雜,多種因素引起的跟蹤誤差是耦合產(chǎn)生輪廓誤差的重要原因。輪廓誤差會(huì)影響零件的最終加工精度,為了有效減小輪廓誤差,因此對(duì)輪廓誤差的控制展開(kāi)研究。本文建立了BC雙擺頭、雙轉(zhuǎn)臺(tái)、擺頭轉(zhuǎn)臺(tái)三種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,通過(guò)坐標(biāo)變換推導(dǎo)了RTCP算法數(shù)學(xué)公式。以B擺頭C轉(zhuǎn)臺(tái)式五軸機(jī)床作為研究對(duì)象,在Vericut中建立機(jī)床仿真模型,使用Power Mill生成“S”試件的NC代碼進(jìn)行仿真驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果表明本文所推導(dǎo)的公式是正確的。建立了五軸機(jī)床的刀尖位置輪廓誤差模型和刀軸姿態(tài)輪廓誤差模型,分析了五軸機(jī)床各進(jìn)給軸對(duì)兩種輪廓誤差的影響。采用開(kāi)放式控制系統(tǒng)搭建了五軸機(jī)床試驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了“S”試件的加工,分別驗(yàn)證RTCP算法的有效性和計(jì)算兩種輪廓誤差,并對(duì)誤差產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析。分析了旋轉(zhuǎn)軸位置對(duì)平動(dòng)... 

【文章來(lái)源】：北京信息科技大學(xué)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：96 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(b)精加工仿真

第3章五軸聯(lián)動(dòng)輪廓誤差形成機(jī)理36試驗(yàn)的目的有兩個(gè)，一是為了驗(yàn)證第二章RTCP推導(dǎo)公式在仿真中是正確的，但是在試驗(yàn)中是否也可以同樣達(dá)到相同效果；二是采集出各進(jìn)給軸的實(shí)際位置和跟蹤誤差，以此來(lái)求出實(shí)際的刀尖位置輪廓誤差和刀軸姿態(tài)輪廓誤差，為后續(xù)補(bǔ)償仿真做參考。3.3.1試驗(yàn)主要裝置試驗(yàn)平臺(tái)如圖3.7所示。五軸機(jī)床“S”試件加工試驗(yàn)平臺(tái)是由江蘇德麥克精密設(shè)備公司生產(chǎn)的擺頭轉(zhuǎn)臺(tái)型五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，由本課題組進(jìn)行改造之后的試驗(yàn)平臺(tái)。改造中使用了RTCP算法等作為主要控制算法，調(diào)試了機(jī)床的伺服電機(jī)、PMAC控制器等硬件裝置。該五軸機(jī)床硬件設(shè)備主要有研華工控機(jī)、PMAC運(yùn)動(dòng)控制器、HCFA交流伺服電機(jī)、Z2000系列眾辰矢量型變頻器、對(duì)刀儀和專用電主軸等設(shè)備。圖3.7五軸機(jī)床試驗(yàn)平臺(tái)五軸機(jī)床的床身采用單立柱的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)緊湊、剛性高，導(dǎo)軌部分采用臺(tái)灣上銀滾珠導(dǎo)軌，高精度、高品質(zhì)、高速、高耐用性。絲桿部分采用臺(tái)灣TBI研磨級(jí)雙螺母滾珠絲桿，精度高達(dá)0.008mm。旋轉(zhuǎn)軸采用精密減速機(jī)，減速比大，精度高。主軸的功率是2.2kw，轉(zhuǎn)速最高達(dá)到24000r/min，變頻器采用的是2.2kw的矢量變頻器。機(jī)床的工作行程在Vericut中已經(jīng)列出。工作臺(tái)直徑為200mm，旋轉(zhuǎn)軸減速比為60，機(jī)床的重復(fù)定位精度可達(dá)0.01mm，機(jī)床的加工精度為0.02mm。3.3.2基于開(kāi)放式系統(tǒng)的RTCP功能的實(shí)現(xiàn)

第3章五軸聯(lián)動(dòng)輪廓誤差形成機(jī)理393.4.1五軸機(jī)床“S”試件加工試驗(yàn)本次試驗(yàn)的加工軌跡的是2.4.1中使用PowerMill生成的路徑規(guī)劃軌跡，將各進(jìn)給軸的加工坐標(biāo)指令位置整理到Pewin32Pro2軟件中的PLC執(zhí)行程序中，開(kāi)始機(jī)床加工零件，在加工過(guò)程中采集所需要的數(shù)據(jù)即可。在機(jī)床開(kāi)啟RTCP功能之后不進(jìn)行調(diào)整工件的位置也可以進(jìn)行加工。完成刀具軌跡規(guī)劃、NC程序生成、工件夾裝、機(jī)床運(yùn)行前的安全檢查等工作后，開(kāi)啟機(jī)床并激活RTCP功能進(jìn)行加工。圖3.11為“S”試件加工過(guò)程圖。圖3.11“S”試件加工過(guò)程圖3.4.2試驗(yàn)采集結(jié)果在五軸機(jī)床試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)，在PMAC控制器的控制軟件Pewin32Pro2上進(jìn)行執(zhí)行各進(jìn)給軸的加工坐標(biāo)指令位置產(chǎn)生了各進(jìn)給軸的電機(jī)實(shí)際位置，然后進(jìn)行計(jì)算得到各進(jìn)給軸的跟蹤誤差分別為x,y,z,b,c并使用軟件Pewin32Pro2的軟件進(jìn)行采集。我們?cè)谶M(jìn)行采集的時(shí)候采集了,,XYZPPP和、，因?yàn)檩喞`差的原理就是實(shí)際位置和理論位置進(jìn)行對(duì)比，刀尖位置輪廓誤差就是,,MXMYMZPPP的理論位置和實(shí)際位置之間的對(duì)比，刀軸姿態(tài)進(jìn)行對(duì)比時(shí)，我們只需要采集出、的實(shí)際值就可以進(jìn)行刀軸姿態(tài)的理論軌跡和實(shí)際軌跡之間的對(duì)比，因此，在使用檢測(cè)出來(lái)的實(shí)際位置和正

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高性能五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)應(yīng)用[J]. 黃文波.  科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新. 2019(19)
[2]基于改進(jìn)的遺傳-PID算法的機(jī)組軸承油霧排放控制策略[J]. 王榮光,曹碩桐,田翔,潘大為,王宜峰,何雙軍.  應(yīng)用科技. 2019(03)
[3]五軸數(shù)控機(jī)床伺服跟隨誤差對(duì)S形試件法向輪廓誤差影響[J]. 付萌,劉前軍,關(guān)立文,王立平.  機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新. 2018(06)
[4]S形檢測(cè)試件建模及幾何特性研究[J]. 范晉偉,呂琦,唐宇航,劉凱凱.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2017(11)
[5]二維精密氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[J]. 朱小剛,馬平.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2017(08)
[6]基于球形滾刀的面齒輪滾齒加工方法[J]. 王延忠,唐文,殷永耀,蘭州,侯良威,賈爽.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(03)
[7]五軸數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)精度檢驗(yàn)試件特性研究[J]. 王偉,陶文堅(jiān),李晴朝.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[8]基于D-H修正標(biāo)記法的五軸加工后處理研究[J]. 錢(qián)憬,劉志兵,王西彬,嚴(yán)濤.  圖學(xué)學(xué)報(bào). 2016(01)
[9]基于風(fēng)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化算法WDO的PID參數(shù)優(yōu)化[J]. 陳彬彬,曹中清,余勝威.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2016(14)
[10]基于RTCP功能的五軸數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差溯源方法[J]. 姜忠,丁杰雄,王偉,鄧夢(mèng),杜麗,宋智勇.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(07)

博士論文
[1]復(fù)雜零件五軸銑削加工精度預(yù)測(cè)與補(bǔ)償技術(shù)研究[D]. 朱紹維.西南交通大學(xué) 2013
[2]高性能數(shù)控系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 冷洪濱.浙江大學(xué) 2008
[3]多軸運(yùn)動(dòng)下的輪廓跟蹤誤差控制與補(bǔ)償方法研究[D]. 肖本賢.合肥工業(yè)大學(xué) 2004

碩士論文
[1]基于開(kāi)放式超精密數(shù)控系統(tǒng)的五軸RTCP算法及應(yīng)用研究[D]. 張春雨.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于層次聚類(lèi)分析的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差溯源方法研究[D]. 劉家汐.電子科技大學(xué) 2019
[3]刀具刃口磨損量計(jì)算及在機(jī)檢測(cè)相關(guān)技術(shù)研究[D]. 夏偉.哈爾濱理工大學(xué) 2019
[4]基于S試件的五軸數(shù)控機(jī)床加工精度影響因素分析與誤差溯源研究[D]. 曹曉欣.電子科技大學(xué) 2018
[5]雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及輪廓誤差補(bǔ)償控制研究[D]. 莊丙遠(yuǎn).山東理工大學(xué) 2016
[6]雙軸進(jìn)給伺服交叉耦合控制的研究[D]. 許強(qiáng)強(qiáng).廣東工業(yè)大學(xué) 2011
[7]基于PMAC的數(shù)控水射流機(jī)床電氣控制系統(tǒng)研究[D]. 蔡黎明.西華大學(xué) 2009
[8]基于UG和VERICUT的義齒模型數(shù)控編程與加工仿真的研究[D]. 段軍軍.北方工業(yè)大學(xué) 2009
[9]多過(guò)程數(shù)控系統(tǒng)解釋器及RTCP功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 趙薇.中國(guó)科學(xué)院研究生院（沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所） 2008
[10]多軸空間輪廓誤差的建模與交叉耦合補(bǔ)償[D]. 孫開(kāi)珊.華中科技大學(xué) 2007



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