復(fù)雜零件五軸銑削加工精度預(yù)測與補(bǔ)償技術(shù)研究.pdf

1、加工精度是評價零件是否合格的首要指標(biāo)，在金屬切削加工中具有重要作用?，F(xiàn)代制造業(yè)中，復(fù)雜曲面零件越來越多，五軸聯(lián)動數(shù)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(shù)控加工水平。
　　數(shù)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(jìn)程，造成加工誤差。傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中，通?；诮?jīng)驗和反復(fù)試驗的方法制定加工工藝，保證零件的加工精度，但周期長，成本高。若能在加

2、工前準(zhǔn)確預(yù)測零件的加工精度，則可替代試切環(huán)節(jié)，縮短生產(chǎn)周期，降低成本;還可以用于指導(dǎo)工藝方案的優(yōu)化，合理選擇加工設(shè)備和加工參數(shù)，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(chǎn)效率;另外，根據(jù)預(yù)測結(jié)果對加工誤差進(jìn)行補(bǔ)償，可在現(xiàn)有的設(shè)備條件下提高零件的加工精度，增強(qiáng)企業(yè)的加工能力，減少設(shè)備投入。
　　為實現(xiàn)上述目標(biāo)，本文在分析、總結(jié)前人研究工作和成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際加工過程，以復(fù)雜零件五軸聯(lián)動數(shù)控銑削加工為對象，對其

3、加工精度的預(yù)測及補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了研究，主要研究工作和成果如下:
　　(1)研究了五軸數(shù)控加工誤差建模方法?；诙囿w系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)理論，建立了一個包含機(jī)床幾何誤差、工件位姿誤差、刀具幾何誤差和安裝誤差在內(nèi)的通用五軸數(shù)控加工綜合誤差預(yù)測模型。以在一臺PM20型龍門式雙刀擺五軸數(shù)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(shù)控銑床平動軸幾何誤差參數(shù)測量與辨識方法。分析了國防科技大學(xué)

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(shù)控銑床、一臺VMC650m型雙轉(zhuǎn)臺五軸數(shù)控加工中心和一臺GMC820u型雙刀擺五軸數(shù)控銑床上進(jìn)行了實踐應(yīng)用。
　　(3)研究了五軸數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)軸幾何誤差參數(shù)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(jìn)行三次簡單測量，獨(dú)立地辨識出每回轉(zhuǎn)軸六項幾何誤差參數(shù)值。使用Renishaw QC10型球桿儀，在一臺VMC650m型

5、雙轉(zhuǎn)臺五軸數(shù)控加工中心上進(jìn)行了實踐應(yīng)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(shè)計計算只考慮銷-孔配合的基礎(chǔ)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(yù)測方法。在誤差模型的基礎(chǔ)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(jù)幾何形狀將復(fù)雜零件劃分為多個

6、典型特征，分別預(yù)測各典型特征的尺寸和形狀誤差。基于VS2010和Oracle10g開發(fā)了預(yù)測軟件原型。以在一臺GMC820u型五軸數(shù)控銑床上加工“S件”為例，驗證了預(yù)測方法的正確性和可行性。
　　(6)研究了零件加工誤差的補(bǔ)償方法。采用軟件誤差補(bǔ)償方法，提出一種分為兩步的誤差補(bǔ)償改進(jìn)算法，首先對回轉(zhuǎn)軸進(jìn)行補(bǔ)償，再對平動軸進(jìn)行補(bǔ)償，使補(bǔ)償計算過程快速收斂?？紤]機(jī)床幾何誤差，基于VC++6.0開發(fā)了補(bǔ)償軟件原型。分別以在一臺PM20型