五轴数控加工中旋转轴运动引起非线性误差分析和控制.pdf

学兔兔 第 48卷第 3期 机 械 工 程 学 报 VO1．48 NO．3 20l2年 2月 JOIR『NA10FMECHANICALENGINEERING Feb． 2012 DoI：lO．3901／JME．2012．O3．140 五轴数控加工中旋转轴运动引起的 非线性误差分析及控制冰 杨旭静 周元生 陈泽忠2王伏林 (1．湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点试验室 长沙 410082； 2．康卡迪亚大学机械及工业工程系 蒙特利尔 H3G1M8 加拿大) 摘要：五轴数控(Computernumericalcontrol，CNC)~NI中，刀具路径规划阶段与实际加工阶段对旋转轴运动采用的插补方式 存在差异，其中刀具路径规划阶段是根据零件的几何信息进行插补，而实际加工中则根据机床信息进行插补，这种差异将引 起原理性加工误差。针对五轴数控加工中旋转轴的运动，分析采用线性插补方式控制两个旋转轴进行加工时刀具姿态变化引 起的原理性误差，进一步研究不同加工情况下由此产生的在垂直于走刀方向的平面内的非线性误差。通过分析旋转轴运动过 程中线性插补引起的刀轴偏差角，证明刀具在相邻两刀位点运动过程的中间时刻处刀轴偏差角取得最大值，并得到由该最大 值的显式表达式，在此基础上分析最大偏差角的影响因素。提出通过 限制相邻两刀位点间刀轴夹角来控制此非线性误差的方 法，并给出实例验证。 关键词：五轴 数控加工 旋转轴 非线性误差 误差分析 中图分类号：TG502 AnalysisandControlofToolPathInterpolationErrorinRotaryAxes M otionsofFive-axisCNCM illing YANGXujing ZHOUYuansheng CHENZezhong WANGFulin (1．StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandMnaufacturingforVehicleBody， Hunna University,Changsha410082； 2．DepartmentofMechanicalnadIndustrialEngineering，ConcordiaUniversiyt,MontrealH3G1M8，Cnaada) Abstract：Infive-axiscomputernumericalcontrol(CNC)machining，theinterpolationmodesforrotaryaxesmotionsaredifferent betweentoolpaht planningstagewhichinterpolateswiht geometryofpartsandrealmachiningstagewhichinteprolateswiththe configurationofmachinetools．Atoolpaht inteprolationerrorintherotaryaxesmotionsofrealfive—xa isCNCmachiningisanalyzed Intheplnaeorthogonaltohtetoolpathdirection，hteerrormodelisconstructedbytakingintoaccountdeviationofthetool orientation．Themaximum errorisproveninthemiddleofwtoconsecutivecurerlocations，anditsclose—ofrm equationisderived．A practicalapproachtoinsertingcurerlocationsi