五轴侧铣加工的误差分析

发布时间：2021-10-09 06:17

　　五轴数控加工技术在复杂零件的加工中起到重要作用,特别是加工效率较高的五轴侧铣加工一直是直纹面等复杂曲面加工的重要手段,关于五轴数控侧铣加工误差的研究也一直是机械加工中的重点和难点。通常情况下,即便是理想的刀位规划,侧铣加工也存在不可消除的原理性误差,而实际加工过程中,不同的误差因素又会使加工误差产生更多样的变化,分析研究加工过程中的误差影响并提出针对性的建议和控制方法是非常有必要的,也是一项十分有实际意义的研究课题。首先,在已知中性面离散数据点的情况下,选用B样条插值法计算曲面信息,完成叶片曲面的造型,作为论文后期工作的理论依据和研究基础。其次,针对两个转动轴都作用在工件上的工作台式五轴数控机床,分析其机床结构,通过多体系统理论和运动学知识,推导出机床的两条运动链,分别建立刀具运动链和工件运动链的坐标变换矩阵,并得到刀具和工件两个坐标系的相对变换矩阵,基于小角度假设建立该机床的几何误差模型。再次,通过计算定位误差对空间点的作用效果,运用齐次坐标变换和两点偏置结合的方法确定了存在定位误差时的侧铣加工初始刀位,分别讨论了不同定位误差条件下的圆柱刀具和圆锥刀具的加工误差,并和无定位误差时的加... 

【文章来源】：大连交通大学辽宁省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容
第二章 曲面造型的应用
    2.1 引言
    2.2 曲线曲面造型与插值方法介绍
        2.2.1 曲线造型论及插值方法的选择
        2.2.2 三次均匀B样条曲线
    2.3 曲面造型
        2.3.1 中性面的插值方法
        2.3.2 中性面的造型
        2.3.3 叶片曲面的计算
    2.4 空间点到已知曲面的距离
    本章小结
第三章 五轴数控机床几何误差分析与建模
    3.1 引言
    3.2 机床误差类型及建模方法
        3.2.1 机床误差的根源及特点
        3.2.2 机床误差建模方法
    3.3 多体系统理论与机床运动链
        3.3.1 拓扑机构和低序体阵列
        3.3.2 五轴数控机床运动链
    3.4 五轴数控机床几何误差分析
        3.4.1 平动轴几何误差
        3.4.2 转动轴几何误差
    3.5 多体系统相邻运动体的齐次坐标变换
        3.5.1 移动副齐次变换
        3.5.2 转动副齐次变换
        3.5.3 刀具运动链变换矩阵
        3.5.4 工件运动链变换矩阵
    3.6 机床几何误差模型
    本章小结
第四章 定位误差对刀具轨迹的影响
    4.1 引言
    4.2 定位误差及误差模型的建立
        4.2.1 建立误差变换矩阵
        4.2.2 定位误差对空间点的作用
    4.3 圆柱刀侧铣定位误差分析
        4.3.1 圆柱刀侧铣加工的误差处理
        4.3.2 定位误差影响下初始加工刀位的确定
        4.3.3 计算与误差分析
    4.4 圆锥刀侧铣定位误差分析
        4.4.1 圆锥刀侧铣初始刀位的确定
        4.4.2 建立定位误差下的圆锥刀加工误差模型
        4.4.3 计算及误差分析
    本章小结
第五章 直线插补误差
    5.1 引言
    5.2 直线插补
        5.2.1 直线插补刀位点的计算方法
        5.2.2 直线插补刀轴矢量的计算方法
    5.3 圆柱刀侧铣包络面的计算
    5.4 刀具直线插补引起的几何误差
    5.5 计算与分析
    本章小结
结论和展望
参考文献
附录 关键程序及主要函数
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]回转刀具侧铣加工扫掠包络面几何造型及其应用[J]. 朱利民,卢耀安.  机械工程学报. 2013(07)
[2]数控机床几何精度综合解析与试验研究[J]. 韩飞飞,赵继,张雷,赵帼娟,冀世军.  机械工程学报. 2012(21)
[3]数控机床定位精度的综合分析[J]. 王哲,赵爱国,赵德云,徐璐.  机械设计与制造. 2010(09)
[4]基于区间牛顿法的点到参数曲线最小距离的计算方法[J]. 钱春.  机电工程. 2010(01)
[5]基于UG的叶轮实体造型研究[J]. 庄伟娜,周来水,安鲁陵.  CAD/CAM与制造业信息化. 2008(09)
[6]数控机床定位精度的研究[J]. 邓朝晖,周红力,万林林.  制造技术与机床. 2008(06)
[7]数控机床定位精度的检测及补偿[J]. 康榜联,文怀兴,周志红.  中国制造业信息化. 2008(11)
[8]五坐标数控加工的非线性运动误差分析与控制[J]. 吴大中,王宇晗,冯景春,杨建国.  上海交通大学学报. 2007(10)
[9]基于多体系统理论的五轴加工中心几何误差建模[J]. 李欢玲,缪群华,赵宇,吴洪涛.  中国制造业信息化. 2007(19)
[10]基于UG NX 4.0整体叶轮的五轴数控加工仿真[J]. 郑金兴,程慧群.  组合机床与自动化加工技术. 2007(04)

博士论文
[1]复杂曲面高性能侧铣加工技术与方法研究[D]. 郭强.大连理工大学 2013
[2]五坐标数控加工运动几何学基础及刀位规划原理与方法的研究[D]. 宫虎.大连理工大学 2006
[3]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]多轴数控机床误差测量与建模研究[D]. 郑剑锋.北京交通大学 2014
[2]多轴数控机床几何误差辨识与补偿技术研究[D]. 刘建军.西南交通大学 2012
[3]整体叶轮叶片曲面侧铣加工的刀位规划研究[D]. 张建平.大连交通大学 2010
[4]点到隐式曲线、曲面的正交投影算法研究[D]. 方雄兵.华中科技大学 2008
[5]三元整体叶轮的几何造型与五坐标数控加工[D]. 苏云玲.大连理工大学 2004



本文编号：3425804