一种减

发布时间：2021-09-11 15:09

　　"S"形试件用于综合检测多轴机床的加工精度,但是由于"S"形试件理论切削误差的存在,导致多轴机床的精度检测产生偏差,因此,提出了一种有效减小理论切削误差的方法。基于双三次均匀B样条曲面模型建立了"S"形试件模型,获得了扭曲角在所选择的三条测量线上的分布规律,同时分析了扭曲角对"S"形试件理论切削误差的影响。此外,通过分析传统单点偏置方法的不足,提出了一种优化的单点偏置方法。基于此方法和CAD/CAM软件生成了"S"形试件的刀具轨迹。最后,通过试验验证了该方法的可行性。试验结果表明,基于优化的单点偏置方法产生的"S"形试件平均理论切削误差比传统的单点偏置方法降低了50.1%。此外,基于优化的单点偏置方法产生的理论切削误差近似小于0.005mm,可以忽略不计。因此,所提出的方法可以有效地避免理论切削误差对多轴机床精度检测结果的干扰。该方法的核心思想可以直接应用到其他类型的检测试件。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(17)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

“S”形试件

),y(u))，其单位外法矢分别为11122221111()(),((())(()))((())(()))yuxuxuyuxuyu′′=′+′′+′n(1)22222222222()(),((())(()))((())(()))yuxuxuyuxuyu′′=′+′′+′n(2)由式(1)和(2)可求出直纹面上各点相对于计算基准点的扭曲角121222221122()()()()arccos(())(())(())(())xuxuyuyuxuyuxuyu′′+′′=′+′+′+′(3)基于等式(3)计算了不同高度准线与底部准线形成的扭曲角，如图2所示。该直纹面的最大扭曲角出现在z=35mm准线上，最大扭曲角约为6.65°。扭曲角描述了直纹面的扭曲程度，扭曲角越大说明曲面扭曲越严重，最大的扭曲角可作为该直纹面的扭曲度[16]。图3标注了“S”形曲面上扭曲角较大的部位。图2“S”形直纹面扭曲角图3“S”形直纹面上扭曲角较大部位2传统的单点偏置算法图4为沿刀具轴线方向投影的理论切削误差图，1c为计算刀位时刀具偏置点所在准线，2c为“S”形曲面的另一条准线，1n、2n分别为两条准线单位外法矢，在刀具偏置点fO处，准线2c与1c形成的扭曲角为，图4中阴影部分即为理论切削误差。图4沿刀轴投影的理论切削误差因此在刀具偏置点i处的理论加工误差表示为222cositsisitsitie=r+rr+r+rr(4)式中，tr为刀具半径；sir为过刀具偏置点i处曲面的曲率半径；i为刀具偏置点i处的扭曲角。当刀具半径为10mm时，以底部准线为基准，采用单点偏置法获得刀具路线，根据式(4)计算试件不同高度处的?

uxuxuyuxuyu′′=′+′′+′n(2)由式(1)和(2)可求出直纹面上各点相对于计算基准点的扭曲角121222221122()()()()arccos(())(())(())(())xuxuyuyuxuyuxuyu′′+′′=′+′+′+′(3)基于等式(3)计算了不同高度准线与底部准线形成的扭曲角，如图2所示。该直纹面的最大扭曲角出现在z=35mm准线上，最大扭曲角约为6.65°。扭曲角描述了直纹面的扭曲程度，扭曲角越大说明曲面扭曲越严重，最大的扭曲角可作为该直纹面的扭曲度[16]。图3标注了“S”形曲面上扭曲角较大的部位。图2“S”形直纹面扭曲角图3“S”形直纹面上扭曲角较大部位2传统的单点偏置算法图4为沿刀具轴线方向投影的理论切削误差图，1c为计算刀位时刀具偏置点所在准线，2c为“S”形曲面的另一条准线，1n、2n分别为两条准线单位外法矢，在刀具偏置点fO处，准线2c与1c形成的扭曲角为，图4中阴影部分即为理论切削误差。图4沿刀轴投影的理论切削误差因此在刀具偏置点i处的理论加工误差表示为222cositsisitsitie=r+rr+r+rr(4)式中，tr为刀具半径；sir为过刀具偏置点i处曲面的曲率半径；i为刀具偏置点i处的扭曲角。当刀具半径为10mm时，以底部准线为基准，采用单点偏置法获得刀具路线，根据式(4)计算试件不同高度处的理论切削误差，如图5所示，在曲面顶部的理论切削误差最大，最大值约为0.075mm，超出了机床的精度要求0.05mm，所以不合理的刀具偏置方法会导致试件加工超差，进而导致多轴机床加工性能的评估不

【参考文献】：
期刊论文
[1]五轴数控机床动态精度检验试件特性研究[J]. 王伟,陶文坚,李晴朝.  机械工程学报. 2017(01)
[2]“S”形试件的五轴数控机床综合动态精度检测特性研究[J]. 杜丽,张信,王伟,付振华,石荣波.  电子科技大学学报. 2014(04)



本文编号：3393225