曲面数控加工中的误差分析与优化

《曲面数控加工中的误差分析与优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、曲面数控加工中的误差分析与优化［摘要］曲面加工，也就是三维立体行面的加工，可以在三、四、五坐标数控机床上进行和完成。其中应用最广泛的是三坐标曲面加工。曲面加工中的分析与优化一直是数控加工技术的重要研究方向和重要应用对象，尤其对加工误差的研究和分析更是非常重视。数控加工中有很多原因会引起加工误差，例如机床、刀具和零件的热变形和弹性变形的误差，刀具尺寸的误差，机床的运动误差等，本文从加工方法的分析与补偿，走刀行距、加工带宽度和刀具半径等方面进行了分析和优化，对提高曲面零件的加工精度与效率等方面具有一定的参考价值。［关键词］曲面加工加

2、工误差的研究和分析提高曲面零件的加工精度中图分类号：TH161文献标识码：A文章编号:1009-914X05-0050-01曲面加工作为数控加工技术的重要研究和应用对象，其重点就是对加工误差的研究与分析，下面本文将对由加工方法引起的误差进行讨论。一、加工方法的分析与补偿1.1加工方法可使用平底立铳刀、锥形刀、鼓型刀、环型刀、球头刀进行三坐标曲面加工，加工特点是过程中刀具轴线方向始终平行于Z轴坐标轴。1.2加工误差分析在球心刀刀心沿加工表面的等距离面上某一曲线作直线插补运动的过程中，刀具与加工表面之间的会发生加工误差，其中最大的误

3、差在插补段中点附近发生，包括法向矢量转动误差和直线逼近误差。并且和插补段的长度的平方呈正比，适量转动误差是因为加工表面法向矢量沿插补直线方向是转动所导致的，并且和刀具半径成正比。1.3法向矢量转动误差补偿加工表面法向矢量沿插补直线方向的转动可导致法向矢量转动误差，我们可以使用修正刀心位置的方法进行补偿法向矢量转动误差，为了达到刀具的切削运动轨迹与曲面更逼近的目的，在实际处理的过程中，仅仅对凸曲面实施法向矢量转动误差补偿，而对凹曲面不做任何补偿，可提高加工精度［1］。二、走刀行距的优化与分析1.1在实际加工的过程中，刀具不可能和整

4、个偏置曲面偏离，只是可能沿着它本身的一些有限的曲线轨迹运动。所以刀具轨迹的生成方法也就是在零件曲面上确定刀具切触点的切削路线或在刀具偏置面上确定刀具的运动路线的方法，因为不一样的走刀轨迹对加工效率和加工质量都有重要的作用，所以现阶段对刀具轨迹的生成方法依然在不断研究中。曲面加工通常只能一行一行的加工，也就是所谓的行切，使刀具沿各切削行刀具轨迹的运动来近似包络出被加工曲面。走刀距离是两相邻刀具切触点路径间的距离。它的大小在很大程度上会影响曲面加工的精度和效率，如果行距太小会成倍增加加工的时间,并且会造成编程效率下降和零件程序的膨胀

5、，但是如果行距太大，又会导致表面残余高度增大，使得后续的处理工作量也加大，降低整体的效率，所以，为了符合在保障加工精度和表面粗糙的基础上提高生产率的要求，应该制定合理的加工方案以便在符合残余高度标准的基础上走刀行距最大化［2］。影响走刀行距的主要因素：刀具的尺寸与形状;零件表面几何形状和安装的方位；允许的表面残余高度要求；走刀进给方向。1.2优化走刀行距为了走刀行距的最大化，可以采取以下优化措施：选择合理的工件安装方位；选择合理的刀具：和球头刀比较，使用环形刀、鼓型刀、平底刀等一些非球面的刀具加工不仅可以改善切削条件，更可以加大

6、走刀行距，如果在此基础上选择了合适的工件安装方位和进给方向，将会有更好的表面质量和加工效率；选择合理的加工方向，选择环形刀和平底刀加工的过程中，选择的进给方向应该使方向角最小化，与鼓型刀相反。1.3走刀步长的优化与分析控制加工误差的大小是走刀步长的计算依据，以往经验告诉我们，加工精度的要求越高，走刀的步长就要越小，加工效率和编程效率就会越低，所以，在符合加工精度要求的基础上，应该使走刀步长最大化，以提高加工效率和编程效率。加工编程中，可以使用直线逼近误差和残余高度的方法，也可以使用固定走刀步长的方法，通常的情况下，如果曲面加工精

7、度要求不太高的时候，或加工曲面的曲率半径较大，并且无尖角的时候，最科学合理的方式就是采用固定序的可靠性也比较高，而如果曲面加工精度要求很高的时候，或加工曲面的曲率半径较小，并且有尖角的时候，一般使用残余高度和固定弦差的方式进行编程。走刀步长,因为其计算相对简单,编程的效率高,三、加工带宽度的误差优化和分析加工带宽是控制加工误差大小最重要的因素之S根据以往经验，加工精度的要求越高，加工带宽就要越小，加工效率和编程效率就会越低，所以，在符合加工精度要求的基础上，应该使加工带宽最大化,以提高加工效率和编程效率。加工编程中，可以使用直线

8、逼近误差和残余高度的方法，也可以使用固定加工带宽的方法，通常的情况下，如果曲面加工精度要求不太高的时候，或加工曲面的曲率半径较大，并且无尖角的时候，最科学合理的方式就是采用固定加工带宽，因为其计算相对简单，编程的效率高，程序的可靠性也比较高，而如果曲面加工精度要