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多轴数控机床合并后的三维线性和环形内插法技术 翻译.doc

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多轴数控机床合并后的三维线性和环形内插法技术 翻译.doc

多轴数控机床合并后的三维线性和环形内插法技术在多轴数控加工的工件表面,线性插值技术被用来产生命令信号沿直线段的位置每一个连续的数据点连接。由于旋转运动叠加在多轴数控加工中平动运动,实际的刀具接触CC点移动沿着一条空间曲线路径,而线性插值技术产生的位置沿直线路径,偏离的非线性曲线段从线性插值线提取导致非线性误差,反过来,通常对确保高精度加工造成困难。在多轴数控加工中为解决非线性误差的技术已经提出了。在三维线性和环形内插法的原则的基础上,合并后的三维线性和环形内插法原则得到发展。新设计予置常数有能力驱动轴的旋转运动沿着事先设计好的三维曲线路径,使CC点运动轨迹是通过一条直线连接加工数据点。进一步说,提出了一种设计技术的在线消除非线性予置常数误差,并提出了解决问题的非线性误差的多轴数控加工。1、简介加工表面在许多物体上都有,例如涡轮叶片,汽车零部件,飞机发动机风扇,和压缩机的翼型。为了加工如此复杂的表面,相对对传统的三轴数控加工多轴数控加工具有很多优势,包括更好的刀具存取能力,更好的表面光洁度,和在一个设置中更多的精密零件的表面。在多轴数控车床中,刀具位置和它的轴的方向,被称为刀位数据,工件相对于空间不断变化。五轴数控机床或加工中心,包含至少两个旋转轴,是是用来提供更好地获取能力来实现的刀位空间的变化。五轴CNC加工涉及同步和转速,因为每一个新刀具轴运动的运动方向要求至少一种其他的,通常要更多的轴。并且,胎体的平移运动有耦合效应的扶轮活动,因为改变刀轴的方向,就会影响到的工具的位置。同步、耦合运动的运动轨迹导致非线性加工结果。因此,一个出现的加工非线性误差问题,引起各运动每一步加工精度问题。许多因素会引起加工误差,因素之一是由于加工方法。最常见的方法是在多轴数控加工的位置,收紧的方法。基本上,这个方法各有两个连续NCcodes连接采用直线逼近理想的切削曲线。一个凹的表面或凸表面如图1a,1b和线性插值技术应用到中间点的坐标的线段。对加工表面理想的切削曲线设计曲线要么凹或凸。偏离的直线段从设计曲线段是一个加工误差。这种线性逼近误差是所谓的直线度误差,这取决于步进尺寸和地方加工表面的几何结构。除了在五轴数控加工直线度误差,每一次移动还有一个额外的加工误差,被称为非线性误差。从这一事实中非线性误差的产生,实际的切入点,是一条曲线段轨迹偏离直线线段,(刀具量具长度恒定不变,这台机器控制点是插值沿直线段)。在此情况下,设计表面是凹的,总加工误差是公平的非线性的差异错误的直线度误差。非线性误差补偿的总加工误差问题,因此,线性插值加工技术是可取的凹表面。相反的,如图1,这个凸表面,总加工误差为每个加工步骤是将两人之间的线性关系误差和非线性误差。,也就是说,添加到非线性误差的线性度误差和增加的总数加工误差,通常造成困难时,为了确保超精密加工的技术要求。通常来说,5到15的总加工误差的非线性误差的原因。依靠非线性误差的实际加工运动轨迹结构是一个函数的机器的配置和旋转运动,同时,产生的旋转及平移运动耦合的非线性运动轨迹。加工方法和线性插值是没有能力的曲线拟合非线性的路径。因此,非线性的来源问题是由于加工误差旋转运动,以及其使用的线性插值方法。一个方法,降低五轴非线性误差的问题数控加工刀具位置来操纵离线。一个方法,降低非线性误差的问题,在五轴数控机床加工是操纵刀具位置离线。本次网下方法进行渗碳层深度逆问题求解生产者和研发人员,简称为线性化的过程,对待非线性误差的插入额外的刀位数据。另一种方法是离线误差最小刀具路径生成方法从而降低非线性误差的情况下改动刀具的加工精度,达到取向没有插入任何数据点。但网下方法只能降低这些错误。既然一个问题的来源是利用线性插值法,另一种解决办法的路线是设计新的在interpolators。合并后的三维线性与循环3D本插值技术为解决非线性误差的多轴数控加工的基础上,提出了研究的问题。在第二章,介绍多轴数控加工误差解决问题和研究文献对予置常数设计进行了综述。提出了一种结合的发展提出了三维本插补原理在第3节。该予置常数的设计手法为求解非线性误差的五轴数控加工中出现的问题,提出了在第四节。一个计算机仿真加工表面的一个典型的翼型汽轮机叶轮采用该予置常数是在第五部分概述,阐明了消除非线性加工误差,从而验证所提出的插值技术一个理想的解决方案是消除非线性误差而设计数控程序代码。2文献回顾该方法所依赖的实际测试的偏差的非线性刀具路径线段连接数控程序代码。这个功能是bisectionally插入额外的CLDATA相邻CLDATA点,这反过来,被转换成数控程序代码确保加工误差不超过规定的范围内。线性化过程产生数控程序代码如上所述,满足加工要求。但是数控程序代码可能含有密集套不平衡的间隔数据的位置和不正确的刀具方向取向可能。刀具并不一定是线性变化。作为一种结果,应用方法可能恶化的逼真度和提高刀具加工时间。实际上,线性插值技术生成数据点沿著直线段,每个人路径段再细分为格。通过指定的进给率和一个插值期间,线性予置常数输出在每个插值区间确定的增量。自不同的路径段长度可能不是一个整数的倍数,最后的固定增量蓄积的短段通常是比固定的多。但是,这最后的增加也是加工在同一插值的时期,这就降低了平均切削沿着小路区段。这种效应就重大当路段是很短暂的。此外,由于加减速效果的开始和结束的每一个片段,工具可能从来没有达到理想的切削。作为一个结果,刀具沿曲线不是固定的,反过来,使加工表面光洁度的恶化,并增加了加工时间。除此之外,在极端的情况下,线性化过程可以将许多数据点的一对数控程序代码之间,导致刀具位置改变接近为零。因此,旋转动作可以使CC指出随机运动,这可能导致损坏的工件和/或打破这种工具本身。为了克服线性化过程的弊端,一个线性化方法,探索出了多轴加工离线加工误差最小化。最基本的理念的误差最小刀具路径生成方法是减少取向的非线性误差的基础上通过操控的机器刀具运动轨迹类型详细而精确的运动学和。这降低了刀具路径生成方法离线没有插入额外的加工非线性误差的积分,因此,该方法不会导致不良后果,因为方法中遇到的线性化方法的后果。本次offline方法能够减少,但不能消除在五轴数控机床加工中的非线性误差。3、三维线性和3个A环形内插法原理的结合3.1多轴加工的运动轨迹运动轨迹在五轴数控加工取决于不同机器配置和旋转运动。常见的配置,包括五轴数控机床转体的头型和转盘上转盘的类型以下简称转盘类型。对转体的头型五轴数控机床,主轴转体充当支点。三维圆形旋转运动的支点上叠加了三维直线运动的支点,是弥补了联合三维线性和圆周运动轨迹。对于五轴数控机床,这两个转动轴的转动交界处充当运动数据透视点。机床工作台的旋转运动的三维支点上叠加了平移运动的支点,构建了结合三维线性与循环运动轨迹。在分析三维运动轨迹五轴数控机床(OMINIMILLSERIES1(OM1))加工中心,转盘类型,被认为是这个研究工作。配置的OM1加工中心如图所示图2.这台机器zm轴卧式自机锭子是水平的。这台机器xm轴水平和ym轴是垂直的这台机器Bm轴是垂直的,结果一致,这台机器ym轴轴线垂直于厘米ym轴和并联机床工作台顶部表面。这台机器坐标系统的来源是集排在榜首的机床工作台的中心。五轴运动就是如此,OM1机床工作台旋转对Bm轴,沿着zm转换轴轴线和xm轴垂直,及主轴成相对于ym轴。从OM1配置见图2,两者的Bm轴和动的厘米轴机床工作台转动和旋转。这两个轴垂直和相交点,P,在所有的时间在加工流程中自从交界处,P对隐喻的Bm轴和厘米轴,它的动能只是轴平移。因此,交叉路口P点的支点行为的一种加工旋转运动,这样就走到一起的一部分桌子上的移动机器转动轴P追踪一个的总和利用三维非线性的路径。换句话说,实际CC点三维圆形运动轨迹的枢轴P这线性插值是叠加在轴运动,从这个几何的角度来看,抄送点轨迹模型,确定了其OM1所证明方程6这里,xcc,zcc,yccCC点的坐标,xp,yp,zp的坐标是转动轴在参考到这台机器上的坐标系统的坐标,l是之间的距离CC点和枢轴P,Bm,是旋转动作厘米轴是机床工作台,xhome是主轴位置x坐

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