带摆角头五轴数控机床几何误差建模和补偿方法研究.pdf

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机械设计 与制造 第 11期 4 Machinery Design Manufacture 2012年 11月 文章编号:1001—3997(2012)11-00o4一O3 带摆角头五轴数控机床几何误差建模及补偿方法研究木 范晋伟 罗建平 蒙顺政 李 伟 雒 驼 (北京工业大学 机电学院,北京 100124) StudyontheMethodsofGeometricErrorModelingandCompensationfor Five-AxisCNC MachineToolswithSwingHead FANJin-wei,LUOJian—ping,MENGShun-zheng,LIWei,LUOTuo (CollegeofMechanicalandElectronicApplication,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China) 摘【 要】研究带摆角头五轴数控机床几何误差建模方法及误差补偿技术。基于多体系统运动学 理论,阐述带摆角头五轴数控机床的拓扑结构及其低序体阵列,建了五轴差模型。根据该误差模型研究 了带摆角头五轴数控机床的几何误差软件补偿计算方法,分别建立理想条件与实际条件下刀具路线、 数控指令及刀具轨迹三者间的相互映射关系,给出数控指令修正值的具体算法及迭代计算求解终止判 别条件 ,通过该方法可获得修正后的数控指令,从而解决软件误差补偿的关键 问题该补偿方法直接、简 明,具有很好的通用性。 关键词:摆角头;五轴数控机床 ;多体系统;几何误差模型;软件误差补偿 A【bstract】Theresearchiscrariedonthegeometricerrormodelingandcompensationtechnologyof ~ e-axsiCNCmachinetoolwithswinghead.Basedonthetheoryofmulti-bodysystemkinematics, rthe topologicalstructureoffive-axisCNCmachinetoolswithswinghead nadtheirnumberraraysoflow-order 6Ddyraeexpatiated,thegeometricerrormodelingoffive-axsiCNCmachine toolsisputforwrad.Besidesthe above.thecdculationmethodofSoftwareerrorcompensationforfive CNCmachine toolswithswing head isreserachedaccordingtothegeome tricerrormodeling.Theideal ac tualmappingrelationship mongthecutterline,NCcommandandcuttertrajectoryisestbalsihed,nadalsothemethodofthecorrecting NCcomlno~dandherativeterminateconditionforsolvingcorrectionvalueofCNCinstructionisgiven.It canobtainthecorrectingNCcommnadthroughthismethod,SOastosolvethekeyproblemsofsoftwareer- rorcompensation.Thismethodofcompensationsidirect,concisenaduniversa1. KeyW ords:SwingHead;Five-AxisCNC M achine;Multi-BodySystem;TheGeometricError M odefing;SoftwareErrorCompensa

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