五軸數(shù)控加工刀具與工件誤差源建模及控制策略研究.pdf

1、五軸數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)成為先進制造技術(shù)和智能裝備領(lǐng)域最核心的技術(shù)之一，本文沿著高精高速這一數(shù)控技術(shù)發(fā)展的主線，對五軸加工誤差的控制策略進行了研究。在對五軸加工誤差來源及其分類分析的基礎(chǔ)上，歸納出誤差控制方法的發(fā)展及不足，明確了在數(shù)控系統(tǒng)端對加工誤差進行控制的研究方向與內(nèi)容。
　　五軸空間刀具動態(tài)補償是影響來源于刀具誤差控制的關(guān)鍵技術(shù)，本文對五軸加工過程中的刀具磨損進行建模分析，提出了一種基于開放式數(shù)控系統(tǒng)的高效刀具管理技術(shù)的刀具磨損

2、動態(tài)補償策略，給出了刀具誤差的動態(tài)計算、預測、補償策略。仿真表明，刀具動態(tài)補償技術(shù)能夠大大減小五軸加工時由刀具磨損引起的誤差。
　　將空間刀補與五軸NURBS加工技術(shù)有機結(jié)合是提高五軸加工精度和速度的難點。本文對五軸加工中的空間刀具補償技術(shù)進行了研究，提出了適用于五軸加工的三重NURBS曲線軌跡模型，通過該模型能夠較為完整的描述出刀具位姿和切觸點位置，從而能有效的實現(xiàn)五軸空間刀具補償。試驗表明，該方法能夠有效解決五軸NURBS加工

3、中的空間刀補問題。
　　基于在機檢測的工件模型調(diào)整是更通用、直接的工件源誤差控制策略。本文在在機檢測技術(shù)基礎(chǔ)上提出了一種工件模型重構(gòu)調(diào)整的誤差控制方法，通過對在機檢測點的優(yōu)化選取、重構(gòu)點的計算以及工件表面的離線重新擬合實現(xiàn)了工件誤差的控制，試驗表明，該方法在加工剛性較好的工件時對工件誤差的控制有明顯的效果。
　　誤差的在機檢測及實時控制是高精高效加工的難點，而軌跡規(guī)劃則是解決這一問題的關(guān)鍵入手點，本文針對五軸數(shù)控加工誤差的實

4、時控制提出了一種完整的軌跡規(guī)劃策略，通過增加軌跡重規(guī)劃模塊克服了宏程序?qū)崟r補償不能執(zhí)行前瞻規(guī)劃的缺點，給出了完整軌跡規(guī)劃模塊的工作流程。
　　五軸加工中精度與速度是一個傳統(tǒng)矛盾點，本文在完整軌跡規(guī)劃的階段對加工速度規(guī)劃方法進行進一步優(yōu)化，并提出一種能夠根據(jù)路徑類型選擇加減速策略的智能S型加減速控制方法，使五軸加工更加平滑，仿真驗證表明，使用該智能S型加減速以及變插補周期精插補技術(shù)，能夠在保證原有的加工精度前提下提高加工速度。