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五轴工具磨床多工步加工后置求解方法

机械设计与制造 2018年第A2期 103-106页

作者：李乐张潇然江磊丁国富西南交通大学机械工程学院四川成都610031

五轴工具磨床在多工步磨削后置处理过程中需要考虑砂轮安装位置与方向、机床运动方向定义不同等因素,难以实现正确求解。针对该问题,定义了砂轮位置偏置、砂轮安转方向和磨床运动方向调整参数,提出了一种适用于多种正交结构五轴磨床的... 详细信息

五轴工具磨床在多工步磨削后置处理过程中需要考虑砂轮安装位置与方向、机床运动方向定义不同等因素,难以实现正确求解。针对该问题,定义了砂轮位置偏置、砂轮安转方向和磨床运动方向调整参数,提出了一种适用于多种正交结构五轴磨床的后置求解方法。该方法先采用一种默认运动正方向建立磨床逆运动学方程,然后求解方程并根据运动方向调整参数对解进行调整,得到满足实际需求的机床运动坐标,提高了方法的通用性。基于该方法,以C#语言编写了一套工具磨床后置处理软件,并对铣刀加工刀轨进行了后置处理、仿真和实物加工验证,结果证明了该方法的正确性和高效性。

关键词：五轴工具磨床后置处理多工步加工砂轮安装方向

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五轴工具磨床立铣刀在机测量系统研发

五轴工具磨床立铣刀在机测量系统研发

作者：赵锐西南交通大学

学位级别：硕士

接触式在机测量技术可以有效保证工件的加工精度、提高加工效率,因而在高端五轴数控机床上应用广泛。立铣刀几何参数是评价立铣刀质量的重要标准,然而目前对于立铣刀几何参数的测量,大多采用光学式的离线方法。这种方法的主要缺陷有两个... 详细信息

接触式在机测量技术可以有效保证工件的加工精度、提高加工效率,因而在高端五轴数控机床上应用广泛。立铣刀几何参数是评价立铣刀质量的重要标准,然而目前对于立铣刀几何参数的测量,大多采用光学式的离线方法。这种方法的主要缺陷有两个:一是光学式测量受成像质量、光学仪器分辨率的限制,与接触式测量的精度存在一定的差距。二是离线测量效率低下,同时离线测量后零件的二次装夹将带来新的装夹误差,将降低立铣刀的精度。针对以上两个主要缺陷,本文在五轴工具磨床上采用接触式在机测量的方法,对圆柱螺旋刃立铣刀的几何参数进行了测量,主要完成了工作如下:（1）完成了立铣刀被测参数建模。在分析立铣刀加工要求和结构的基础上确定了被测几何参数。根据被测参数探测点的计算详细地进行了螺旋刃、端齿刃线、槽底曲线和芯厚曲线建模。（2）对五轴工具磨床接触式在机测量路径生成算法进行了研究。遵循接触式在机测量的原理确定了五轴工具磨床在机测量系统的一般测量路径。提出了探测点、探测中间过程点和探测初始点的概念。然后根据被测参数的数学模型来确定求解各个参数所需的探测点个数。结合坐标系变换、测量辅助参数和测头形状位置参数来确定探测初始点和各个探测点在工件坐标系中的空间坐标。再根据探测效率最优和探测精度最高原则确定测头的探测摆角、探测矢量和探测中间点坐标。最后根据探测点坐标、探测中间点坐标、探测初始点坐标、探测摆角和探测矢量生成测量数控代码。（3）对圆柱立铣刀几何参数计算方法进行了研究。首先对测头半径进行补偿,得到实际探测点坐标。然后根据探测点个数与参数求解条件数对比结果选择计算方法。如果探测点个数等于参数的求解条件数,选择依据参数数学模型的反算法求解,如果探测点个数多于参数的求解条件数,选择最小二乘法进行拟合求解。最后根据相应的计算方法得到各个被测参数的测量结果。（4）开发了一套在机测量系统并完成了系统验证。根据在机测量的功能需求设计了在机测量软件系统,在VS2012平台上的C#语言环境下编写了在机测量系统。该系统能通过选择被测参数、输入测头形状位置参数和测量辅助参数自动生成测量数控代码,并在执行测量动作后对获取的探测点坐标进行处理得到测量结果将其显示在人机交互界面上。最后,将在机测量系统应用到五轴工具磨床上,对各个参数的测量进行了应用验证,测量结果表明在机测量系统精度较高、稳定性好。

关键词：接触式测量几何参数在机测量五轴工具磨床圆柱立铣刀

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一种五轴工具磨床通用后置求解方法

组合机床与自动化加工技术 2017年第7期 14-17,21页

作者：李乐程雪锋尹福兰杨欣雨江磊丁国富西南交通大学机械工程学院成都610031

针对五轴数控工具磨床砂轮初始轴向、工件坐标系方向相对于机床坐标系不统一导致的后置求解问题,通过研究砂轮初始轴向与磨床拓扑结构之间的关系,提出一种基于磨床类型变换的求解方法。该方法将其他类型磨床的后置求解以坐标系旋转的方... 详细信息

针对五轴数控工具磨床砂轮初始轴向、工件坐标系方向相对于机床坐标系不统一导致的后置求解问题,通过研究砂轮初始轴向与磨床拓扑结构之间的关系,提出一种基于磨床类型变换的求解方法。该方法将其他类型磨床的后置求解以坐标系旋转的方式变换到6种砂轮初始轴向为Z轴的磨床上进行,从而减少了求解类型。通过定义工件坐标系方向角,提出一种刀位数据预处理的求解方法,实现工件坐标系不同的情况下机床运动量的统一求解,提高了数控程序在不同磨床上的可移植性。基于该算法,以C#为工具开发了一套五轴磨床通用后置处理软件,并进行了仿真试验,验证了算法的可行性和高效性。

关键词：后置处理数控程序五轴工具磨床坐标变换

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高性能复杂型面五轴工具磨床设计与研究

高性能复杂型面五轴工具磨床设计与研究

作者：潘英广广西科技大学

学位级别：硕士

我国在《中国制造2025》明确指出将高档数控机床和机器人列为十大重点领域之一,要开发一批具有精密、高速、高效、高柔性等优点的数控机床与基础设备以及集成制造系统。五轴工具磨床因其高效率、高柔性等优点在制造业中迅速发展,伴随着... 详细信息

我国在《中国制造2025》明确指出将高档数控机床和机器人列为十大重点领域之一,要开发一批具有精密、高速、高效、高柔性等优点的数控机床与基础设备以及集成制造系统。五轴工具磨床因其高效率、高柔性等优点在制造业中迅速发展,伴随着数控刀具产品越来越复杂的趋势下,对五轴工具磨床要求也不断的提高。如今国内的五轴工具磨床均为通用型磨床,即针对标准数控刀具进行加工;而对于具有复杂型线且表面粗糙度要求较高的非标数控刀具,通用型磨床则无法满足加工要求,这对于五轴工具磨床提出了更大的挑战。因此针对具有复杂型面、加工精度要求高等特点的非标数控刀具,设计一种结构简单、性能稳定、精度可靠的五轴工具磨床对数控刀具以及制造业具有重大的意义。本文在此背景下以及企业的实际需求,结合虚拟样机技术对五轴联动工具磨床机械结构的设计、结构静动态特性分析以及几何误差分析等关键问题进行研究,具体包括以下内容:(1)分析国内外五轴工具磨床、虚拟样机技术以及几何误差研究发展现状,了解多种五轴工具磨床的结构布局以及部分参数,并分析工件加工需求。根据工件加工需求以及结构布局形式确定五轴工具磨床的结构布局,完成主要部件的结构设计,其中包括主要支撑部件(床身、立柱)设计、进给部件设计、主轴部件设计以及滚柱丝杆与电机等选型,同时基于Inventor平台对磨床零部件进行建模以及整机样机装配。(2)利用ANSYS workbench有限元分析软件对该五轴工具磨床关键构件(床身、立柱)进行静动态特性分析,探究其刚性与稳定性。对整机进行模态分析以及谐响应分析,根据分析结果来寻找影响磨床动态特性最大的部件,指导后续优化工作。(3)通过多体系统理论与齐次变换理论对五轴工具磨床建立了几何误差模型,并利用Sobol全局灵敏度分析法对磨床几何误差模型辨识影响磨床几何精度的主要误差项,为后续误差补偿提供理论依据。(4)根据有限元分析结果对整机薄弱环节进行优化设计,通过ANSYS workbench平台结合组合试验、统计分析以及响应面法等方法,对主轴箱进行了多目标尺寸优化设计。(5)通过千分表以及激光干涉仪等器材对该五轴工具磨床进行几何精度以及定位精度的检测,确保磨床的高精度。

关键词：五轴工具磨床结构设计静动态特性分析几何误差建模优化设计

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五轴工具磨床通用后置处理研究

工具技术 2020年第3期54卷 50-54页

作者：张太林郑君民陈云曾莉张博孙秀元大连交通大学机械工程学院辽宁省大连市116028 成都工具研究所有限公司

数控机床后置处理能将刀位轨迹转换为机床数控加工程序,其先进程度对零件加工质量和效率有重要影响。目前五轴工具磨床后置处理大都专机专用或另外购买专用后置处理模块。通过对五轴工具磨床的结构类型分析,建立通用五轴工具磨床运动模... 详细信息

数控机床后置处理能将刀位轨迹转换为机床数控加工程序,其先进程度对零件加工质量和效率有重要影响。目前五轴工具磨床后置处理大都专机专用或另外购买专用后置处理模块。通过对五轴工具磨床的结构类型分析,建立通用五轴工具磨床运动模型,并采用机床运动创成函数将砂轮的位姿转换为机床各轴的运动量,从而得到五轴工具磨床通用后置处理方法,提高了五轴工具磨床后置处理算法的通用性。

关键词：五轴工具磨床通用后置处理算法机床运动创成函数

基于Sobol法的五轴工具磨床几何误差辨识

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广西科技大学学报 2023年第3期34卷 20-28页

作者：潘英广唐清春袁秀坤张晨阳魏巍王太子广西科技大学机械与汽车工程学院广西柳州545616 四川工程职业技术学院交通工程系四川德阳618000

机床的加工精度受诸多方面的误差影响,包括力、热、几何、运动等误差,其中几何误差影响较大。本文以自主研发的五轴工具磨床为研究对象,研究该磨床存在的几何误差影响程度,为该磨床在后续使用过程中进行误差补偿提供理论依据。首先,基... 详细信息

机床的加工精度受诸多方面的误差影响,包括力、热、几何、运动等误差,其中几何误差影响较大。本文以自主研发的五轴工具磨床为研究对象,研究该磨床存在的几何误差影响程度,为该磨床在后续使用过程中进行误差补偿提供理论依据。首先,基于多体系统理论建立磨床的拓扑结构,确定了该磨床结构空间存在的37项几何误差;其次,利用体间齐次坐标变换矩阵理论建立了磨床综合误差模型;最后,使用Sobol全局灵敏度分析法与准蒙特卡罗估算法对磨床误差模型进行分析,计算出各几何误差项对整体几何误差空间的影响程度。结果表明:在磨床的37项几何误差中,影响该磨床空间几何误差较大的误差项为偏摆角误差与滚转角误差,为后续的误差补偿提供了理论依据。

关键词：五轴工具磨床几何误差多体系统理论全局灵敏度分析

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国产与进口五轴工具磨床加工能力的对比测试

现代制造技术与装备 2021年第7期57卷 141-142页

作者：陆质安周里群倪晓龙曾滔湘潭大学机械工程学院湘潭411105 株洲钻石切削刀具股份有限公司株洲412000

为验证某新型国产五轴工具磨床的加工能力,同进口磨床进行了对比测试。根据加工时间和刃口质量,评价国产磨床加工淬硬钢铣刀的能力;根据产品参数、产品外观质量与装夹跳动等,评价国产磨床加工抗振铣刀的能力。结果显示,国产磨床加工淬... 详细信息

为验证某新型国产五轴工具磨床的加工能力,同进口磨床进行了对比测试。根据加工时间和刃口质量,评价国产磨床加工淬硬钢铣刀的能力;根据产品参数、产品外观质量与装夹跳动等,评价国产磨床加工抗振铣刀的能力。结果显示,国产磨床加工淬硬钢铣刀与抗振铣刀的磨削质量已经达到进口磨床的水准,加工能力接近进口磨床,但装夹跳动精度偏低,与进口磨床仍有差距。

关键词：五轴工具磨床加工能力装夹跳动

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浅析直驱技术及在五轴工具磨床上的应用

内燃机与配件 2017年第23期 58-58页

作者：陈宝华北平机床有限公司温岭317502

直接驱动技术在数控机床中进行应用能够显著提高机床的产能和精度,并且能够满足当前对数控机床动态性能的变化需求。在直接驱动技术中,直接驱动力矩电动机在数控机床的应用中最广泛,可以说对数控机床具有重要影响。在对数控机床中直接... 详细信息

直接驱动技术在数控机床中进行应用能够显著提高机床的产能和精度,并且能够满足当前对数控机床动态性能的变化需求。在直接驱动技术中,直接驱动力矩电动机在数控机床的应用中最广泛,可以说对数控机床具有重要影响。在对数控机床中直接驱动力矩电动机进行研究分析,可以发现,直接驱动力矩电动机能够降低客户的使用成本,并且能够简化机械结构的设计系统,同时对后期维护和检修也有一定的有利影响。

关键词：直接驱动技术直接驱动力矩电动机五轴工具磨床

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五轴联动工具磨床的关键技术及其研究现状

机电工程技术 2020年第11期49卷 6-15页

作者：叶启立赖志伟刘小杰李姣王成勇郑李娟广东工业大学机电工程学院广州510000 株洲钻石切削刀具股份有限公司湖南株洲412000

五轴联动工具磨床是对复杂自由表面刀具进行高效磨削制造的先进装备。着力发展五轴联动工具磨床,可大幅提高制造业的发展水平。对国内外五轴磨床主要厂商和主要产品进行了对比分析,并介绍了五轴工具磨床的关键结构、数控系统、检测系统... 详细信息

五轴联动工具磨床是对复杂自由表面刀具进行高效磨削制造的先进装备。着力发展五轴联动工具磨床,可大幅提高制造业的发展水平。对国内外五轴磨床主要厂商和主要产品进行了对比分析,并介绍了五轴工具磨床的关键结构、数控系统、检测系统以及磨削工艺的研究进展。得出结论:开放性数控系统不仅要提高兼容性和扩展性,也要提升运行速度和加工精度;检测系统的研究应更关注机床故障的早期检测,并提供解决方案,而工件的检测应向非接触式检测发展;五轴磨削工艺需侧重于工艺优化和兼容性问题的研究。

关键词：五轴工具磨床关键结构数控系统检测系统磨削工艺