五軸數控加工刀具路徑設計中的誤差分析與控制研究.pdf

1、在航空、汽車、模具等行業(yè)的零件中，包含大量的自由曲面及復雜幾何形狀。五軸數控加工對提高這類復雜形狀零件的加工質量和加工效率具有獨到的優(yōu)勢。為保證加工精度，對其加工誤差的研究十分重要。
　　 本論文圍繞五軸數控加工中刀具路徑設計中的誤差，旨在提高五軸數控加工的精度。一般情況下，五軸數控產生的各項加工誤差可簡化為二維模型進行分析，本文在此基礎上著重研究了幾何誤差與運動誤差。此外，為了獲得更準確的加工誤差，本文研究了刀具運動形成的包絡

2、面，用于得到加工誤差的三維模型。論文主要完成了以下工作：
　　 (1)研究了刀具路徑規(guī)劃階段引起的幾何誤差與實際加工階段機床運動引起的加工誤差，利用二維模型重點研究了刀軸擺動引起的非線性誤差。研究了五軸數控加工機床的運動機構，建立機床的運動鏈，并分析了五軸數控加工機床對刀具的運動的控制。在此基礎上，比較實際加工中刀軸的擺動方式與設計刀具路徑時期望的刀軸擺動方式，分析按這兩種刀軸擺動方式得到的刀軸之間的偏差，該偏差可近似為在與進刀

3、方向垂直的平面內產生，并進一步研究了在該平面內刀軸擺動引起的非線性誤差，并提出了控制方法。
　　 (2)提出了一種矢量算法來計算五軸數控加工中刀具運動形成的包絡面，用于得到五軸數控加工誤差的三維模型。通過引入刀具的幾何特性簡化了包絡條件，提出矢量算法計算了各種刀具在五軸數控加工中運動形成的包絡面，并利用該算法在后置處理之前直接根據刀位點信息來計算包絡面。進一步使用矢量算法計算了刀具做一般運動時形成的包絡面，在此基礎上分析了各運動