復雜零件五軸銑削加工精度預測與補償技術研究.pdf

1、加工精度是評價零件是否合格的首要指標，在金屬切削加工中具有重要作用?，F代制造業(yè)中，復雜曲面零件越來越多，五軸聯動數控銑削加工被廣泛采用，在航空航天、汽車、輪船、能源等重要行業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，其加工精度和效率反映了一個國家的數控加工水平。
　　數控加工過程中，由于各種誤差因素的存在，使得加工過程始終偏離給定進程，造成加工誤差。傳統(tǒng)生產過程中，通?；诮涷灪头磸驮囼灥姆椒ㄖ贫庸すに?，保證零件的加工精度，但周期長，成本高。若能在加

2、工前準確預測零件的加工精度，則可替代試切環(huán)節(jié)，縮短生產周期，降低成本;還可以用于指導工藝方案的優(yōu)化，合理選擇加工設備和加工參數，在保證零件加工精度的同時使制造資源得到最大化利用，從而提高生產效率;另外，根據預測結果對加工誤差進行補償，可在現有的設備條件下提高零件的加工精度，增強企業(yè)的加工能力，減少設備投入。
　　為實現上述目標，本文在分析、總結前人研究工作和成果的基礎上，結合實際加工過程，以復雜零件五軸聯動數控銑削加工為對象，對其

3、加工精度的預測及補償技術進行了研究，主要研究工作和成果如下:
　　(1)研究了五軸數控加工誤差建模方法?；诙囿w系統(tǒng)運動學理論，建立了一個包含機床幾何誤差、工件位姿誤差、刀具幾何誤差和安裝誤差在內的通用五軸數控加工綜合誤差預測模型。以在一臺PM20型龍門式雙刀擺五軸數控銑床上加工一件扭曲的S型試件（以后簡稱“S件”）為例，驗證了該模型的正確性。
　　(2)研究了五軸數控銑床平動軸幾何誤差參數測量與辨識方法。分析了國防科技大學

4、粟時平等提出的基于激光干涉儀的十二線辨識法，分別在一臺PM20型龍門式雙刀擺五軸數控銑床、一臺VMC650m型雙轉臺五軸數控加工中心和一臺GMC820u型雙刀擺五軸數控銑床上進行了實踐應用。
　　(3)研究了五軸數控銑床回轉軸幾何誤差參數測量與辨識方法。提出一種基于球桿儀的測量與辨識方法，使用球桿儀分別在三個方向進行三次簡單測量，獨立地辨識出每回轉軸六項幾何誤差參數值。使用Renishaw QC10型球桿儀，在一臺VMC650m型

5、雙轉臺五軸數控加工中心上進行了實踐應用，驗證了該方法的可行性。
　　(4)研究了工件位姿誤差的測量及辨識方法。針對“一面兩銷”定位，在常規(guī)設計計算只考慮銷-孔配合的基礎上，加入夾具安裝誤差及定位面幾何誤差的測量與計算，提出一種更完整的工件位姿誤差測量與辨識方法，試驗驗證了該方法的正確性。
　　(5)研究了零件加工精度預測方法。在誤差模型的基礎上，將空間誤差向零件輪廓法向投影，得到輪廓法向誤差;根據幾何形狀將復雜零件劃分為多個

6、典型特征，分別預測各典型特征的尺寸和形狀誤差?；赩S2010和Oracle10g開發(fā)了預測軟件原型。以在一臺GMC820u型五軸數控銑床上加工“S件”為例，驗證了預測方法的正確性和可行性。
　　(6)研究了零件加工誤差的補償方法。采用軟件誤差補償方法，提出一種分為兩步的誤差補償改進算法，首先對回轉軸進行補償，再對平動軸進行補償，使補償計算過程快速收斂。考慮機床幾何誤差，基于VC++6.0開發(fā)了補償軟件原型。分別以在一臺PM20型