精密微小型五軸聯(lián)動微細(xì)銑削機(jī)床的研制.pdf

1、微小型產(chǎn)品在生物工程、現(xiàn)代醫(yī)療、微電子工業(yè)、航空航天等高新技術(shù)領(lǐng)域的需求日益迫切。組成微小型產(chǎn)品的的零件特征尺寸處于中間尺度（0.01～10mm），其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、材料多樣、尺寸與表面質(zhì)量精度高，利用基于半導(dǎo)體制造工藝集成激光刻蝕技術(shù)、LIGA技術(shù)的特種加工方法對其進(jìn)行加工無法滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀以及多種材料的加工，而采用常規(guī)尺寸精密、超精密機(jī)床進(jìn)行加工存在成本高、工件材料利用率低、柔性不足、加工效率低等問題。機(jī)床的微小型化成為解決上述問題

2、與不足的行之有效主要方法之一。
　　本文針對復(fù)雜三維微小零件的加工，首先制定了所要構(gòu)建機(jī)床的設(shè)計(jì)要求以及總體構(gòu)建方案。在此基礎(chǔ)上，完成了機(jī)床各部件的選型和機(jī)床實(shí)體結(jié)構(gòu)的搭建。對機(jī)床床身實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析得到了其動態(tài)特性，為后續(xù)力學(xué)特性的分析奠定了基礎(chǔ)。利用多普勒激光測振儀在極端加工條件下對機(jī)床的實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了振動測試，驗(yàn)證了所構(gòu)建機(jī)床實(shí)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在完成機(jī)床實(shí)體結(jié)構(gòu)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)機(jī)床的加工功能，基于UMAC運(yùn)動控

3、制器完成機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)建。然后，為進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動控制性能，對各進(jìn)給軸運(yùn)動控制系統(tǒng)的響應(yīng)特性進(jìn)行分析，并對閉環(huán) PID控制參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，達(dá)到了較為理想的運(yùn)動控制效果。最后，為便于機(jī)床加工操作，基于UMAC的二次開發(fā)功能，利用Visual C＃軟件開發(fā)平臺開發(fā)了模塊化結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)軟件，并進(jìn)行了運(yùn)行測試，驗(yàn)證了其工作性能。為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維微小零件數(shù)控加工程序的自動編制以及提高機(jī)床的加工精度，首先對所構(gòu)建的機(jī)床進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析，得

4、出刀位點(diǎn)坐標(biāo)由工件坐標(biāo)系到機(jī)床坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，為數(shù)控加工程序的后置處理提供理論基礎(chǔ)。同時，分析了機(jī)床運(yùn)動誤差對加工精度的影響，并對機(jī)床各進(jìn)給軸定位誤差進(jìn)行了測量和補(bǔ)償，大幅度提升了機(jī)床運(yùn)動定位精度。使用MATLAB M文件編寫了數(shù)控加工程序后置處理模塊，通過與NX UG8.5的聯(lián)合使用實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜三維零件的自動數(shù)控編程。為驗(yàn)證數(shù)控加工程序的正確性，保證機(jī)床在加工過程中的安全，在 VERICUT中構(gòu)建了機(jī)床的加工仿真模型。最后通過典型樣件