復(fù)雜曲面加工誤差補(bǔ)償方法與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)航空航天、國(guó)防、運(yùn)載和能源等領(lǐng)域不斷的發(fā)展，精密復(fù)雜零件對(duì)加工效率、成形的精度以及成品率等指標(biāo)提出了更高要求。鑒于復(fù)雜曲面類零件的幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，該類零件一般都由五軸數(shù)控機(jī)床加工完成。本文圍繞復(fù)雜曲面加工誤差補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)研究了五軸加工銑削力預(yù)測(cè)、刀具變形誤差補(bǔ)償、在機(jī)檢測(cè)技術(shù)和誤差反饋補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)理論與策略，并將涉及到的模型、方法和系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜曲面加工過(guò)程中“預(yù)補(bǔ)償－檢測(cè)－反饋補(bǔ)償”的分步補(bǔ)償過(guò)程，這對(duì)

2、提高零件型面加工精度和降低報(bào)廢率等方面都具有重要的意義。
　　基于五軸數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，建立了加工過(guò)程中刀具相對(duì)于工件的空間轉(zhuǎn)換關(guān)系，提出一種五軸加工未變形切屑厚度的計(jì)算模型。根據(jù)所提出的球頭銑刀微元銑削力模型，綜合考慮了耕犁力對(duì)銑削力預(yù)測(cè)模型精度的影響，建立了基于刀刃運(yùn)動(dòng)軌跡分析的五軸加工銑削力預(yù)測(cè)模型，并給出了耕犁力和剪切力系數(shù)的識(shí)別方法。
　　基于懸臂理論分析了刀具在加工過(guò)程中的受力變形規(guī)律，提出了一種應(yīng)用于五軸加

3、工的刀具變形誤差補(bǔ)償策略。將誤差“鏡像”反變形補(bǔ)償方法擴(kuò)展至五軸加工刀具變形誤差補(bǔ)償中，分別對(duì)刀位點(diǎn)和刀軸矢量進(jìn)行“鏡像”反變形誤差補(bǔ)償?？紤]到誤差補(bǔ)償參考基準(zhǔn)對(duì)補(bǔ)償效果的影響，建立了五軸加工刀具變形誤差補(bǔ)償?shù)膮⒖蓟鶞?zhǔn)模型。
　　完成五軸數(shù)控機(jī)床在機(jī)檢測(cè)復(fù)雜曲面測(cè)量軟件系統(tǒng)的開發(fā)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各功能模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜零件曲面檢測(cè)點(diǎn)規(guī)劃、檢測(cè)點(diǎn)信息提取、檢測(cè)路徑自動(dòng)規(guī)劃、檢測(cè)代碼生成和檢測(cè)路徑仿真的一體化過(guò)程。對(duì)復(fù)雜曲面在機(jī)檢測(cè)

4、數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差評(píng)定處理，提出了一種基于五軸數(shù)控機(jī)床在機(jī)檢測(cè)的誤差反饋補(bǔ)償策略。該補(bǔ)償策略以測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于理論曲面的法向偏差為依據(jù)，基于“鏡像”反變形的思想，計(jì)算獲得測(cè)點(diǎn)云對(duì)應(yīng)的“鏡像”補(bǔ)償點(diǎn)位置，利用NURBS曲面擬合理論，對(duì)“鏡像”點(diǎn)云進(jìn)行曲面插值，從而得到補(bǔ)償加工曲面輪廓。在三維軟件中對(duì)補(bǔ)償零件模型進(jìn)行重構(gòu)，以重構(gòu)模型作為加工驅(qū)動(dòng)幾何體規(guī)劃刀具加工路徑，指導(dǎo)后續(xù)補(bǔ)償加工。
　　本文的研究成果對(duì)豐富和完善復(fù)雜零件曲面“加工－檢測(cè)－補(bǔ)