五轴侧铣加工精度指标预测方法研究
发布时间：2021-09-02 12:28
五轴联动数控机床广泛地应用于高精度制造,受各种误差因素的影响,加工过程中不可避免的会出现加工误差。现代制造业对加工精度的要求越来越高,为了减少加工误差,提高加工精度,有必要在加工前预测零件表面的各种精度指标,从而为工艺规划、优化和误差补偿提供重要参考。为此本文针对五轴侧铣加工零件的一些精度指标,设计了一套精度预测方法,并根据这些方法开发了一套精度预测系统。这些指标有:1.几何误差,包括平面度、圆柱度、平行度、倾斜度和垂直度（面对面）误差;2.点位轮廓误差。论文的主要研究工作如下:（1）研究了影响机床加工精度的主要误差项,推导了相邻体间的运动变换,在分析了刀位点、刀触点和预测点几何关系后,依次实现了对刀位点、刀轴矢量、刀触点以及预测点的计算,建立了五轴侧铣加工综合误差预测模型。（2）比较了几何误差评定的常规算法和仿生智能算法,确定了几何误差评定需满足最小条件,且优化算法为粒子群算法;分别对平面度、圆柱度、平行度、倾斜度和垂直度（面对面）进行数学建模,并采用一种动态改变惯性权重的自适应粒子群算法进行优化求解。（3）结合三坐标测量原理推出了点位轮廓误差的预测原理;进行了基于NURBS的理想和...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
圆柱形立铣刀理想与实际回转体示意图
西南交通大学硕士研究生学位论文第11页的特征点，以特征点所处位置的直径来代表刀具轮廓误差。图中Pc1到Pcn为回转体侧刃轮廓上的特征点，R1到Rn为特征点对应的直径，d为相邻特征点的间距，则ΔRT为：123,,TnRRRRR=(2-1)图2-4刀具轮廓误差示意图2.2相邻体间运动变换2.2.1理想运动变换设多体系统[43]中体Bj坐标系Oj-XjYjZj和体Bi坐标系Oi-XiYiZi初始位姿重合，体Bi为体Bj的相邻低序，则典型体Bj相对于其相邻低序体Bi的任意运动都可以分解为平移运动和旋转运动。平移运动又可以分解为体Bi坐标系Oi-XiYiZi三个坐标轴方向上的平移运动，同理旋转运动同样可以分解为绕三个坐标轴方向上的旋转运动。其中，体Bj坐标系原点Oj相对于体Bi坐标系原点Oi的平移运动在Xi、Yi、Zi方向上的平移分运动可以分别用变换矩阵TXs、TYs和TZs表示：100010000100001Xsx=T100001000100001Ysy=T100001000010001Zsz=T(2-2)式中x、y、z分别表示Xi、Yi、Zi方向上平动位移量，TXs、TYs和TZs统称为理想基本平移运动特征矩阵，它们的乘积TMs称为理想平移运动特征矩阵，若平移运动为先沿Xi平动x，再沿Yi平动y，再沿Zi平动z，则TMs为：1000100010001MsXsYsZsxyz==TTTT(2-3)体Bj坐标系Oj-XjYjZj相对于体Bi坐标系Oi-XiYiZi的旋转运动在绕Xi、Yi、Zi方向上的旋转分运动可以分别用变换矩阵TAs、TBs和TCs表示：
刀位点、刀触点与预测点几何关系示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]双圆心拟合与网格逼近的圆柱度误差评定算法[J]. 宗涛,袁佳健. 机械设计与制造. 2018(10)
[2]一种基于最小条件的线轮廓度误差评定方法[J]. 陆辛成,黄美发,唐哲敏,钟艳如. 中国机械工程. 2018(19)
[3]基于点集拓扑学涡旋曲面轮廓度误差评定[J]. 宋红滚,刘国平,刘建胜,王轮. 现代制造工程. 2017(12)
[4]基于勒让德多项式的加工中心几何误差参数化建模[J]. 冷寿阳,刘志兵,王西彬,闫正虎,籍永建. 计算机集成制造系统. 2017(11)
[5]基于粒子群算法的倾斜度误差评定方法[J]. 方良,樊军. 组合机床与自动化加工技术. 2017(10)
[6]自由曲面轮廓度误差评定及不确定度分析[J]. 何改云,黄鑫,郭龙真. 电子测量与仪器学报. 2017(03)
[7]浮点数编码改进遗传算法在平面度误差评定中的研究[J]. 杨健,赵宏宇. 光学精密工程. 2017(03)
[8]基于改进粒子群算法的垂直度误差评定[J]. 周东栋,樊军. 现代制造工程. 2017(02)
[9]基于新型凸包法的平面度误差评定[J]. 柴光耀,孙长敬,单越康. 组合机床与自动化加工技术. 2016(04)
[10]基于改进粒子群算法的平行度误差评定[J]. 周东栋,樊军. 组合机床与自动化加工技术. 2016(02)
博士论文
[1]复杂零件五轴加工轮廓误差控制技术研究[D]. 江磊.西南交通大学 2014
[2]复杂零件五轴铣削加工精度预测与补偿技术研究[D]. 朱绍维.西南交通大学 2013
[3]基于遗传算法的形状误差计算研究[D]. 廖平.中南大学 2002
[4]多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D]. 粟时平.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]互为基准双线平行度评定策略与测量方法研究[D]. 文雪晴.哈尔滨工业大学 2018
本文编号：3379010
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
圆柱形立铣刀理想与实际回转体示意图
西南交通大学硕士研究生学位论文第11页的特征点，以特征点所处位置的直径来代表刀具轮廓误差。图中Pc1到Pcn为回转体侧刃轮廓上的特征点，R1到Rn为特征点对应的直径，d为相邻特征点的间距，则ΔRT为：123,,TnRRRRR=(2-1)图2-4刀具轮廓误差示意图2.2相邻体间运动变换2.2.1理想运动变换设多体系统[43]中体Bj坐标系Oj-XjYjZj和体Bi坐标系Oi-XiYiZi初始位姿重合，体Bi为体Bj的相邻低序，则典型体Bj相对于其相邻低序体Bi的任意运动都可以分解为平移运动和旋转运动。平移运动又可以分解为体Bi坐标系Oi-XiYiZi三个坐标轴方向上的平移运动，同理旋转运动同样可以分解为绕三个坐标轴方向上的旋转运动。其中，体Bj坐标系原点Oj相对于体Bi坐标系原点Oi的平移运动在Xi、Yi、Zi方向上的平移分运动可以分别用变换矩阵TXs、TYs和TZs表示：100010000100001Xsx=T100001000100001Ysy=T100001000010001Zsz=T(2-2)式中x、y、z分别表示Xi、Yi、Zi方向上平动位移量，TXs、TYs和TZs统称为理想基本平移运动特征矩阵，它们的乘积TMs称为理想平移运动特征矩阵，若平移运动为先沿Xi平动x，再沿Yi平动y，再沿Zi平动z，则TMs为：1000100010001MsXsYsZsxyz==TTTT(2-3)体Bj坐标系Oj-XjYjZj相对于体Bi坐标系Oi-XiYiZi的旋转运动在绕Xi、Yi、Zi方向上的旋转分运动可以分别用变换矩阵TAs、TBs和TCs表示：
刀位点、刀触点与预测点几何关系示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]双圆心拟合与网格逼近的圆柱度误差评定算法[J]. 宗涛,袁佳健. 机械设计与制造. 2018(10)
[2]一种基于最小条件的线轮廓度误差评定方法[J]. 陆辛成,黄美发,唐哲敏,钟艳如. 中国机械工程. 2018(19)
[3]基于点集拓扑学涡旋曲面轮廓度误差评定[J]. 宋红滚,刘国平,刘建胜,王轮. 现代制造工程. 2017(12)
[4]基于勒让德多项式的加工中心几何误差参数化建模[J]. 冷寿阳,刘志兵,王西彬,闫正虎,籍永建. 计算机集成制造系统. 2017(11)
[5]基于粒子群算法的倾斜度误差评定方法[J]. 方良,樊军. 组合机床与自动化加工技术. 2017(10)
[6]自由曲面轮廓度误差评定及不确定度分析[J]. 何改云,黄鑫,郭龙真. 电子测量与仪器学报. 2017(03)
[7]浮点数编码改进遗传算法在平面度误差评定中的研究[J]. 杨健,赵宏宇. 光学精密工程. 2017(03)
[8]基于改进粒子群算法的垂直度误差评定[J]. 周东栋,樊军. 现代制造工程. 2017(02)
[9]基于新型凸包法的平面度误差评定[J]. 柴光耀,孙长敬,单越康. 组合机床与自动化加工技术. 2016(04)
[10]基于改进粒子群算法的平行度误差评定[J]. 周东栋,樊军. 组合机床与自动化加工技术. 2016(02)
博士论文
[1]复杂零件五轴加工轮廓误差控制技术研究[D]. 江磊.西南交通大学 2014
[2]复杂零件五轴铣削加工精度预测与补偿技术研究[D]. 朱绍维.西南交通大学 2013
[3]基于遗传算法的形状误差计算研究[D]. 廖平.中南大学 2002
[4]多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D]. 粟时平.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
硕士论文
[1]互为基准双线平行度评定策略与测量方法研究[D]. 文雪晴.哈尔滨工业大学 2018
本文编号：3379010
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