采用数控回转工作台同时进行四轴运动控制外文文献翻译、中英文翻译、外文翻译.docVIP

外文翻译： 识别5轴固有的角度和位置偏差加工中心 采用数控回转工作台同时进行四轴运动控制 摘要 本文介绍了一种利用四轴同时控制运动来识别五轴控制加工中心固有的八种偏差的方法。提出了一些识别偏差的方法。然而，采用球杆仪的四轴同步控制技术尚未应用于主轴与工作台之间的相对位移测量。此外，尚未提出评估轨迹偏差的方法。为此，提出了一种基于四轴同步控制技术的倾斜转台五轴加工中心标定方法。为了验证该方法的有效性，进行了仿真实验。用数学模型将8个偏差代入得到了轨迹。在第一步中，利用一个观测方程对8个偏差中的4个进行估计，该方程使用2个测量轨迹和6个参考轨迹。在第二步中，用观测方程估计的值对其余四个偏差进行几何计算。结果表明，所提出的方法足以准确地识别偏差。 关键词:识别方法;五轴加工中心;同时四轴控制;几何偏差;角度偏差;倾斜转盘 1.介绍 三平动两旋转轴五轴加工中心与传统的三平动轴加工中心相比具有许多优越的特性。例如，短刀柄可用于加工深腔壁而不受干涉，而形状复杂的部件，如涡轮叶轮，可在不改变夹具和夹具的情况下加工。然而，五轴机床的加工精度普遍低于传统机床，因为两旋转轴机床在机构中存在许多偏差。如果有有效的方法来改进或补偿这些偏差，将大大提高五轴机床的加工性能。 识别多轴机床几何偏差的测量方法有很多不同的来源，主要是针对偏差评估的建模[1-3]。球棒法[4]是评价机床几何偏差的有效方法，因为只需一次测量就可以评价机床的几何偏差。ISO 230-1[5]中规定了测量仪器，ISO 230-4[6]中也规定了评估参数。 近年来，球杆法已被应用于识别具有两旋转轴的五轴加工中心固有的系统偏差。坂本和Inasaki[7-9]将球杆法应用于对中检测，Kakino[10]和Ihara[11]也将球棒应用于同时三轴运动的运动精度诊断。Abbaszadeh-Mir[12]提出了一种系统的方法来识别关节错位、角偏移和旋转轴分离等偏差。虽然这些方法的知识提供了有用的数据，以提高机床精度，存在于五轴机床的每一个偏差还没有被完全评估。作者[13]已经提出了一种通过包括旋转轴在内的三轴同时运动来识别偏差的方法，并发展了偏差与被测圆弧偏心距之间的关系。然而，需要四次测量来评估偏差，并且圆弧的偏心距必须精确计算。为了检测五轴加工中心的几何误差，提出了一种基于四轴同步控制运动的标定方法。通过分析球杆仪测量的运动轨迹的形状，提出了两轴之间存在的角偏差和位置偏差的估计方法。为了验证所开发方法的有效性，进行了仿真。将8个偏差代入数学模型，得到轨迹数据。第一步，利用2个测量数据和6个参考数据的观测方程估计8个偏差中的4个;在第二步中，用观测方程的估计值对其余四个偏差进行几何计算。结果发现，所提出的程序足以准确地识别偏差。 2.五轴加工中心控制与系统偏差 在日本和欧洲已经生产了多种五轴控制加工中心。他们一般按其结构配置分为三类[2]，但也有一些机器具有特殊配置。第一种是具有两个旋转轴的通用头型，这在ISO 10791-1[14]中有规定，这种类型通常应用于航空零件或模具的制造。第二种是带有两个旋转轴的倾斜转台型，适合加工小型精密部件。第三种是带有转头和转盘的混合型。 表1显示了通过目录和网站[15]调查的五轴受控加工中心的结构配置。结果表明，日本五轴加工中心有24种结构型式。然而，这个数字远远低于Chen[16]和Bohez[17]指出的数字，他们报告说五轴加工中心有288种可行配置[16]和720种可能的概念设计[17]。 本研究选择一种倾斜转台型作为研究对象，因为它是日本最常见的型号。图1显示了一个带有倾斜转台的五轴加工中心的例子。Inasaki[18]指出，如图2所示的五轴加工中心有13个系统偏差。13个偏差中有5个只与平动轴有关，可以用直边、正方形、精密水平仪和千分表等传统方法进行检查。提出了几种方法来检查与倾斜转台相关的八个偏差。提出了一种五轴加工中心八种误差的估计方法。 3.四轴同步控制运动及仿真 3.1提出同时控制四轴运动 通过对两平动轴在正交平面上作圆周运动来确定机床数控轴的精度和数控控制器的缺陷参数。测试条件和评估参数在ISO 230-4[6]中指定。但是，在测量这种圆周运动时，没有考虑球杆两球之间的绝对距离。本文将球杆法应用于同时四轴控制下主轴与工件之间的绝对距离的测量，以获得用于识别五轴控制加工中心特有偏差的轨迹数据。假定两个球之间的绝对距离在测量之前已经精确校准。还假设平动轴彼此垂直，并且图4显示了在测量过程中球杆相对于倾斜转台表面的运动。球棒的一个球通过磁力固定在安装在主轴上的插座上，另一个插座通过L放置在远离转台中心(c轴)的位置上。四个轴(A, C, Y和Z轴)同时被控制，保持两个球之间的距离恒定。主轴上的球S沿四分之一圈绕a轴运动，用Y轴和Z轴