五轴机床加工零件轮廓误差预测方法.docx

五轴机床加工零件轮廓误差预测方法魏敏张绍兴肖斌段小勇摘要：我国经济发展离不开工业进步，而作为工业生产重要工具，五轴机床生产加工的零件轮廓如果产生较大误差，将会直接影响后续产品质量。所以，需要对五轴机床加工零件轮廓误差预测方法探讨，从而摸索降低轮廓误差有效方案。利用侦测意特利五轴联动数控机床的进给轴与待加工零件相关信息，构建误差预测方案，可以实现对生产零件外部轮廓预测误差，对于提升零部件生产质量具有重要意义。Abstract：China'seconomicdevelopmentiscloselygearedtoindustrialprogress，andasanimportanttoolforindustrialproduction，ifthereisalargeerrorinthecontourofpartswhichareprocessedbyfiveaxismachinetool，itwilldirectlyaffectthequalityofsubsequentproducts.Therefore，itisnecessarytoexplorethepredictionmethodoftheparts’contourerror，soastoexploreaneffectiveschemetoreducethecontourerror.TheerrorpredictionschemewillbeconstructedbydetectingtherelevantinformationofthefiveaxisNCmachinetool'sfeedaxisandtheparts，whichcanpredicttheerroroftheexternalcontouroftheproductionparts，andthatwillbeagreatsignificancetoimprovetheproductionqualityoftheparts.關键词：五轴机床;零件轮廓;误差预测Keywords：fiveaxismachinetool;partoutline;errorprediction：U466：A：1674-957X（2021）16-0109-020引言作为生产航空航天航海装备中具有复杂曲面的关键核心零件的高精尖加工设备，五轴机床对我国经济发展，以及航空航天领域能力提升具有重要意义。如何在生产阶段有效降低零件轮廓误差，从而全面提升产品质量，是五轴加工行业重要的研究课题。尤其是我国正处于重要历史时期，未来经济结构正朝着以科学技术发展为主的健康方向转变，以利用五轴机床制造零件为代表的各种工业发展特征，将会是未来我国工业发展的重要研究领域。1机床进给轴实际位置的预测方法为提升零件加工误差的预测质量，就要基于待加工零件在数控机床系统中的逻辑位置，并对进给轴当前位置进行合理预测。利用M序列对五轴机床输入稳定辨识信号，产生具有幅值变化强烈特点的激励信号，并改变M序列幅度，激励信号如图1所示。加剧幅值变化程度，从而提升对机床辨识精度。同时，在获得相应激励代码后，将其输入数控机床系统，在对各个进给轴进行激励运动的同时，收集当前位置插补信息，以及光栅尺反馈位置等多种数据构建传递函数，如公式（1）所示。（1）其中，B（z-1）与A（z-1）分别为光栅尺反馈位置与指令位置，aj与bi则为离散性传递函数分母与分子系数，nb与na为离散传递函数分母与分子阶数，其他例如bi、aj、na、nb则依靠对五轴机床进行辨识后获得。使用搜索法，对阶数定义域进行设置，并在该区域内对由不同阶数构建的离散性传递函数进行辨识，在结果中挑选最小预测误差值为阶数，分别对na与nb进行辨识。使用最小二乘法对aj于bi进行辨识。在获得待加工零件轮廓加工代码后，利用数控系统进行插补运算，获得各个进给轴准确插补指令，将其作为各个进给轴指令位置[2]。本文使用意特利五轴联动数控机床对各个进给轴在激励代码影响下的插补指令进行读取，并将插补指令输入相应进给轴的传递函数中，获得当前进给轴实际位置的输出。所以，对零件轮廓误差进行预测关键是如何以模型输入，构建符合实际作业情况数学模型，并对模型进行完成输出。2零件轮廓误差的求解方法2.1双转台五轴机床的正运动学变换模型双转台五轴数控机床可以划分为X、Y、Z直线轴，以及在待加工零件两侧的A、B旋转轴。以工件建立坐标系，刀尖位置为■，表示其刀尖点坐标，而刀轴姿态则为■，表示其在直线轴上的投影矢量，而以机床建立坐标系，可以将进给轴位置使用■表示坐标与角度，则双转台五轴数控机床正运动学变换模型为：（2）而（3）其中，T■■工件与B轴坐标系进行齐次变换获得矩阵，而LBWx、LBWy、LBWz则为工件与机床坐标系原点，在X、Y、Z方向距离，其余公式构成与