五軸數(shù)控加工刀具路徑設(shè)計(jì)中的誤差分析與控制研究.pdf

1、在航空、汽車、模具等行業(yè)的零件中，包含大量的自由曲面及復(fù)雜幾何形狀。五軸數(shù)控加工對(duì)提高這類復(fù)雜形狀零件的加工質(zhì)量和加工效率具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。為保證加工精度，對(duì)其加工誤差的研究十分重要。
　　 本論文圍繞五軸數(shù)控加工中刀具路徑設(shè)計(jì)中的誤差，旨在提高五軸數(shù)控加工的精度。一般情況下，五軸數(shù)控產(chǎn)生的各項(xiàng)加工誤差可簡(jiǎn)化為二維模型進(jìn)行分析，本文在此基礎(chǔ)上著重研究了幾何誤差與運(yùn)動(dòng)誤差。此外，為了獲得更準(zhǔn)確的加工誤差，本文研究了刀具運(yùn)動(dòng)形成的包絡(luò)

2、面，用于得到加工誤差的三維模型。論文主要完成了以下工作：
　　 (1)研究了刀具路徑規(guī)劃階段引起的幾何誤差與實(shí)際加工階段機(jī)床運(yùn)動(dòng)引起的加工誤差，利用二維模型重點(diǎn)研究了刀軸擺動(dòng)引起的非線性誤差。研究了五軸數(shù)控加工機(jī)床的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，建立機(jī)床的運(yùn)動(dòng)鏈，并分析了五軸數(shù)控加工機(jī)床對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)的控制。在此基礎(chǔ)上，比較實(shí)際加工中刀軸的擺動(dòng)方式與設(shè)計(jì)刀具路徑時(shí)期望的刀軸擺動(dòng)方式，分析按這兩種刀軸擺動(dòng)方式得到的刀軸之間的偏差，該偏差可近似為在與進(jìn)刀

3、方向垂直的平面內(nèi)產(chǎn)生，并進(jìn)一步研究了在該平面內(nèi)刀軸擺動(dòng)引起的非線性誤差，并提出了控制方法。
　　 (2)提出了一種矢量算法來(lái)計(jì)算五軸數(shù)控加工中刀具運(yùn)動(dòng)形成的包絡(luò)面，用于得到五軸數(shù)控加工誤差的三維模型。通過(guò)引入刀具的幾何特性簡(jiǎn)化了包絡(luò)條件，提出矢量算法計(jì)算了各種刀具在五軸數(shù)控加工中運(yùn)動(dòng)形成的包絡(luò)面，并利用該算法在后置處理之前直接根據(jù)刀位點(diǎn)信息來(lái)計(jì)算包絡(luò)面。進(jìn)一步使用矢量算法計(jì)算了刀具做一般運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的包絡(luò)面，在此基礎(chǔ)上分析了各運(yùn)動(dòng)