复杂曲面加工误差补偿方法与关键技术研究
[Abstract]:With the continuous development of aerospace, national defense, transportation and energy in China, precision and complex parts put forward higher requirements for machining efficiency, forming accuracy and yield. In view of the complexity of the geometric structure of complex curved surface parts, this kind of parts are usually machined by five-axis NC machine tools. In this paper, the related theories and strategies of five-axis machining milling force prediction, tool deformation error compensation, in-machine detection technology and error feedback compensation are systematically studied around the key technologies of complex surface machining error compensation, and the related models, methods and systems are verified by experiments. The step-by-step compensation process of "pre-compensation, detection-feedback compensation" in the process of complex surface machining is realized, which is of great significance to improve the machining accuracy of parts profile and reduce the scrap rate. Based on the kinematic theory of five-axis NC machine tool, the spatial conversion relationship between cutting tool and workpiece in machining process is established, and a calculation model of undeformed chip thickness in five-axis machining is proposed. According to the proposed micro-element milling force model of ball end milling cutter, considering the influence of ploughing force on the accuracy of milling force prediction model, a five-axis machining milling force prediction model based on blade trajectory analysis is established, and the identification method of ploughing force and shear force coefficient is given. Based on the cantilever theory, the force and deformation law of the tool in the machining process is analyzed, and a tool deformation error compensation strategy applied to the five-axis machining is proposed. The error "mirror" anti-deformation compensation method is extended to the five-axis machining tool deformation error compensation, and the "mirror" anti-deformation error compensation is carried out for the tool position and the tool axis vector, respectively. Considering the influence of the reference of error compensation on the compensation effect, the reference model of tool deformation error compensation for five-axis machining is established. Complete the development of five-axis CNC machine tool in-machine detection complex surface measurement software system. Through the design of each functional module of the system, the integrated process of surface detection point planning for complex parts, detection point information extraction, automatic detection path planning, detection code generation and detection path simulation is realized. The error evaluation and processing of complex surface in-machine detection data is carried out, and an error feedback compensation strategy based on five-axis NC machine tool in-machine detection is proposed. The compensation strategy is based on the normal deviation of the measured point relative to the theoretical surface, and based on the idea of "mirror" anti-deformation, the position of the "mirror" compensation point corresponding to the measuring point cloud is calculated, and the surface interpolation of the "mirror" point cloud is carried out by using NURBS surface fitting theory, so as to obtain the compensation machining surface outline. The compensation part model is reconstructed in three-dimensional software, and the reconstruction model is used as the machining driving geometry to plan the tool machining path and guide the subsequent compensation machining. The research results of this paper provide feasible, scientific theoretical basis and technical support for enriching and perfecting the integrated quality control process of machining, testing and compensation machining of complex parts.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG659
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 刘普合;;拉袋误差补偿机构补偿量的确定[J];包装与食品机械;1987年Z1期
2 刘纪苟;端木时夏;;微处理机辅助定位误差补偿系统[J];机械工业自动化;1987年02期
3 韩良,芮小建,,钟秉林,颜景平;误差补偿执行件设计中存在问题的研究与探讨[J];中国机械工程;1995年S1期
4 刘纪苟;陈建;端木时夏;;微计算机辅助误差补偿的水平分割方法[J];装备机械;1986年03期
5 马修德;王威廉;;工艺过程的动态误差补偿[J];机械制造;1992年12期
6 高栋,袁哲俊,赵伟明,林发荣;提高镗孔精度的在线误差补偿法[J];机械工艺师;1998年09期
7 王会燃;林其骏;;脉冲合成误差补偿法及其在砂轮修整中的应用[J];磨床与磨削;1989年02期
8 王维志;单片机控制的误差补偿系统在滚刀加工中的应用[J];机电工程;2000年05期
9 黄东兆;周会成;李斌;唐小琦;;面向轮廓精度控制的误差补偿方法[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年02期
10 王福元;徐家文;赵建社;;整体叶盘电解扫掠成形精度分析及误差补偿[J];东南大学学报(自然科学版);2010年05期
相关会议论文 前10条
1 李航;孙厚芳;袁光明;;基于二维误差测量的数控机床误差补偿与控制[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
2 何宇航;柴立群;李强;高波;曹益平;;一种镜面对称法绝对测量中的误差补偿方法[A];第十四届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2012年
3 葛文涛;邓正隆;高玉凯;;机抖式激光陀螺温度误差补偿研究[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
4 刘又午;章青;赵小松;张志飞;;数控机床误差补偿——提高工作精度的基本途径[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年
5 张闯;杨庆新;刘福贵;颜威利;;车载电子指南系统的设计[A];电工理论与新技术学术年会论文集[C];2005年
6 刘又午;章青;赵小松;张志飞;;先进制造技术的重要课题[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
7 陈国洪;袁欢;;沧州纵横高炉槽下选程的功能及实现[A];中国计量协会冶金分会2013年会论文集[C];2013年
8 锁亚卿;;曲面加工探讨[A];数控技术学术研讨会论文集[C];1999年
9 丁雪生;;丰田工机新开发的超精密自由曲面加工机[A];中国数控机床展览会论文集[C];2004年
10 李初晔;王海涛;王增新;;铣削力的理论计算与软件仿真[A];全国先进制造技术高层论坛暨第十届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2011年
相关博士学位论文 前10条
1 马文魁;复杂曲面加工误差补偿方法与关键技术研究[D];天津大学;2016年
2 刘一磊;重型数控落地铣镗床综合误差补偿研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 蔡伟林;多自由度倒装键合机构设计与误差补偿[D];华中科技大学;2013年
4 陈逢军;非球面超精密在位测量与误差补偿磨削及抛光技术研究[D];湖南大学;2010年
5 粟时平;多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
6 沈金华;数控机床误差补偿关键技术及其应用[D];上海交通大学;2008年
7 张毅;数控机床误差测量、建模及网络群控实时补偿系统研究[D];上海交通大学;2013年
8 马术文;数控机床热变形特性和热误差补偿研究[D];西南交通大学;2007年
9 刘旭;基于动态加工特征的复杂曲面加工方法[D];南京航空航天大学;2015年
10 李科选;微铣削加工铣削力建模及刀具磨损规律研究[D];中国科学技术大学;2016年
相关硕士学位论文 前10条
1 李健;高精度定位平台振动误差补偿技术研究[D];苏州大学;2015年
2 党志广;切点跟踪磨削运动控制关键技术研究[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2015年
3 乔凯;低刚度工件加工变形误差预测及补偿集成技术的研究[D];中国矿业大学;2015年
4 王泽民;数控落地镗铣床滑枕组件热力耦合场分析及误差补偿方法[D];哈尔滨理工大学;2013年
5 刘昭;支持误差补偿的数控集成平台研究[D];东华大学;2013年
6 高增汉;数控机床热误差补偿优化技术研究[D];合肥工业大学;2016年
7 阮胜;基于球族包络的叶轮侧铣加工在线测量规划及误差补偿[D];上海应用技术大学;2016年
8 江斌;钛合金空心风扇叶片加工变形及误差补偿研究[D];南京航空航天大学;2016年
9 韦湘宜;光电矩阵编码器标定方法的研究[D];长春理工大学;2015年
10 杨斌;粉末润滑界面的摩擦非线性及其误差补偿研究[D];合肥工业大学;2017年
本文编号:2503290
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2503290.html