影响五轴数控机床复杂零件精度及表面质量

发布时间:2020-02-25  发布者:禹创重工机械
目前,五轴数控机床已被广泛应用于航空航天、汽车、轮船及模具等行业复杂曲面零件的生产加工。由于五轴数控机床比三轴数控机床增加了2个旋转轴,因此在加工灵活性、材料切除率和工件表面质量方面具有许多普通机床无法比拟的优点,但其加工精度却往往低于普通机床,主要原因在于增加的2个旋转轴缺少精度标定和补偿方法,因此如何对机床进行误差检测及误差补偿成为提高机床精度的关键步骤。为了对机床精度进行标定,并为误差补偿提供计算依据,研究人员对机床精度检测方法进行了大量研究。如使用电子水平仪、自准直仪及激光干涉仪等仪器进行机床的静态误差检测。目前,许多复杂度高、精度要求高的零件的加工需要机床多轴联动来完成,机床各轴之间的动态误差成为影响复杂零件精度的重要原因,尤其在高速切削加工中,某些机床的动态误差甚至高达几百。因此需对机床的多轴联动误差进行检测。
杆仪模拟检测了五轴数控机床联合运动误差和连接误差。一种基于球杆仪检测五轴机床运动误差的方法,可分别沿旋转轴轴线方向、径向方向和切向方向检测各轴的运动误差。双转台式五轴数控机床,利用球杆仪通过设定特殊的测量路径对AC旋转轴的联动精度进行了测量。
机床的误差主要受准静态误差和动态误差的影响回,其中准静态误差主要由机床各组成部件的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差及热误差等误差引起动态误差主要包括主轴运动误差、机床振动、伺服控制误差等。作者首先通过对机床运动误差进行分析,建立几何误差与伺服误差影响下的机床空间误差评价模型;然后利用球杆仪对高速五轴数控机床XYC轴联动圆度误差进行检测,计算机床的几何误差及各轴的伺服误差,并利用所建立误差模型对机床空间误差进行预测,分析机床运动过程中几何误差和伺服动态误差对机床总误差的影响程度;然后通过球杆仪检测的圆轨迹图对分析结果进行验证。提出了一种对高速五轴数控机床XYC轴在不同进给速度下联动时的几何误差和伺服误差综合建模方法以及其在机床总误差中所占比重的评估方法,并在某五轴数控机床上进行了机床精度检测实验,结果表明:
1)所建立的误差分析预测模型具有较高的准确性,可以用于五轴数控机床联动工况下的综合误差建模。
2)对于高速切削机床,机床的伺服误差随着进给速度的增加而增加,当速度增加至10000mm/min,机床的伺服动态误差是机床的总误差中的主要误差,占机床总误差的75%左右。
本文方法适用于类似机床的几何误差及伺服误差的评价,由实验结果可知高速时机床的伺服动态误差对机床总误差影响较大。下一步的研究重点是如何根据机床的误差结果对误差进行补偿并开发出一种较优的误差控制策略来平衡机床的动态误差,进一步提高机床的加工精度。
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