五轴联动微小型机床数控加工方法研究

发布时间：2019-11-22 23:20

【摘要】：随着微小型复杂零件在航空航天、电子产品、医疗器械等领域的广泛应用,人们为了克服在传统尺寸精密机床上加工微小型复杂零件引起的空间、资源和能源浪费等缺点,提出了将传统的加工工艺与微小型机床相结合来加工微小型复杂零件的方案。本文对五轴微小型机床的数控加工方法进行了研究,主要研究内容为:(1)对五轴数控机床的三种类型十二种组合形式进行了运动学建模。推导出将刀位数据转换为机床各坐标轴运动数据的计算公式。分析了五轴数控加工中非线性误差的产生原因,建立了非线性误差简化数学模型,确定出最大非线性误差出现的位置,为自适应线性法加工提供依据。(2)基于UG/Post Builder后置处理器,开发了五轴联动数控机床后置处理程序,编写机床参数、程序和刀轨参数、NC代码格式等文件,采用TCL语言编写自定义用户命令,实现了非线性误差校核,并将刀位文件直接转化为NC程序。(3)基于VERICUT软件建立了自主研发小型五轴数控机床虚拟加工仿真系统,建立了机床、刀具和工件毛坯的模型,实现了虚拟加工仿真中干涉、过切、欠切等检查,保证了NC程序的正确使用。(4)应用自主研发的五轴联动微小型数控机床完成了叶片曲面加工,验证了后置处理的正确性。
【图文】：

微型机械

(a) 微型直升机 (b) 微型医疗器械图1-1 微型机械Fig.1-1 Miniaturization Machines继续用原有的大型机床加工这些微小型产品显然存在着资源浪费现象，而且机床的微型化有利于各项误差的减小，比如，热变形、机床几何误差等与体积相关的误差会随机床尺寸的缩减而减小，，机床的加工环境也易得到保障【3】。因此，微小型机床对微小型产品的加工方法成为当今的热门课题。因为我国在数控技术领域起步相对较晚，所以数控技术方面的基础能力就比较薄弱，与国外的一些拥有数控先进水平的国家相比，在高性能的数控加工技术上差距就更加的巨大。一方面，我国的大部分高性能数控机床都来源于进口，技术人员在实践操作和数控技能上缺乏经验

微型车床

如图 1-2 所示，从而开创了微小型机床技术研究的新领域，该微型车床的尺寸为32mm×25mm×30.5mm，重约为 100g。图1-2 微型车床Fig.1-2 The micro lathe为了实现对空间任意曲线曲面的加工，韩国首尔国立大学的Young-bong Bang等人于2005年研发了一台栏式五轴联动精密微型铣床【7】，如图1-3所示，三个直线轴(X轴、Y轴、Z轴)和两个回转轴(A轴和C轴)均采用步进电机驱动。铣床的整体尺寸为294mm×220mm×258mm，主轴选用空气电机轴，同时该机床采用了PMAC运动控制卡以实现五轴联动控制，可以实现对微叶片、微沟槽、微型薄壁的铣削加工。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG659

【参考文献】