五轴加工中非线性误差的分析与研究-论文.pdf

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1、2014年6月机床与液压Jun．2014第42卷第11期MACHINETOOL&HYDRAULICSV0l_42No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．11．019五轴加工中非线性误差的分析与研究代子阳，谢明红(华侨大学机电及自动化学院，福建厦门361021)摘要：由于数控系统的线性插补特性与实际运动轨迹的不一致性，而引起加工过程中产生了不可避免的非线性误差。通过对五轴数控加工过程的理论分析，预测出了产生最大误差的位置；并在已有算法的基础上提出了刀位中点线性加密法。通过MATLAB的仿真，验证了该方法可以有效地控制非线性误差。关键词：非线性误

2、差；线性加密；MATLAB仿真中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)11—070-4AnalysisandResearchofFive．axisMachiningNonlinearErrorDAIZiyang，XIEMinghong(CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation，HuaqiaoUniversity，XiamenFujian361021，China)Abstract：DuetoinconsistencyofCNCsystemlinearinterpolationcharacteristi

3、cswiththeactualtrajectory，theinevitablenon—linearityerrorgeneratedduringprocessingwascaused．Throughtheoreticalanalysisofthefive—axisCNCmachiningprocess，theloca—tiongeneratedofthegreatestelTorswaspredicted．Andonthebasisoftheexistingalgorithm，themethodofmidpointlinearcutterbiteneryptionwaspropo

4、sed．Finally，theMATLABsimulationverifiesthatthemethodcaneffectivelycontrolthenonlinearityerror．Keywords：Nonlineareror；Linearencryption：MATLABSimulation在对大型复杂的零件(如发动机叶轮和叶片，间曲线。使得实际刀位运动严重偏离理论轨迹，造成大型箱体及高精度的复杂模具等)进行加工时，三误差严重影响加工精度和效率。所以，要进行误差计轴数控机床越来越不能满足要求，取而代之是五轴数算，对超差部分作必要的修改，使误差控制在允许的控机床。在加工复杂

5、曲面时，有很多方面的因素范围内。(如机床精度、刀具与工件的弹性变形和热变形等)1．1非线性误差产生的原因都会对五轴机床的加工精度产生影响，从而造成与实在生成刀位文件时，把自由曲面按一定的精度来际曲面的不一致性，以至于产生很大的误差。文中所划分成微小的直线段，并假设只有刀具运动而工件不述的非线性误差是由于实际走刀轨迹与理论走刀轨迹动原则来生成刀位轨迹。由于曲面曲率不断变化，必的不一致性造成的。理论走刀轨迹要求刀具与工件表然引起刀轴矢量的不断变化。因此，只有在三轴加工面相对运动是非线性的；然而由于目前的数控插补系时，才能获得理想的直线段。五轴联动时，由于旋转统一般只能进行线性插补，由

6、于旋转轴的加入使得刀轴的加入，同时加上五轴数控系统是一个非连续轨迹具与工件表面的实际相对运动为非线性；造成实际走控制系统，相邻两个刀轨迹与理论走刀轨迹之问发生了偏差，称为非线性刀位点之间轨迹不再．6．误差。它是五轴加工所特有的。所以，在进行五轴是直线而是空间曲_6．加工时如何控制非线性运动误差是目前研究的一个热线。由于非线性误乏一6点问题。差是在相邻的刀位点．1五轴加工非线性误差理论分析之间产生的，所以研在前置处理中，由CAD／CAM生成的刀位轨迹究非线性误差不应该时，是通过微小直线段来逼近工件模型的轮廓来实在整个刀位轨迹上，现。因此在加工过程中，只有实际运动为直线运动的而应该分

7、段进行。图1图1为相邻刀位点问，理刀位点才能符合实际编程精度。在五轴数控加工中，为相邻两个刀位点间，想轨迹与实际插补轨迹的仿真图由于两个旋转轴的加入，造成了数控加工的非线性，理想轨迹与实际插补导致了机床各轴的合成运动不再是直线而是一条条空轨迹的仿真图。收稿日期：2013—05—24作者简介：代子阳(1988～)，男，硕士，助理工程师，研究方向为数控技术。E—mail：190817122@qq．con。通信作者：谢明红，E—mail：xmh@hqu．edu．cn。·72·机床与液压