五轴数控加工中非线性误差及后置处理研究

摘要

随着航空、高精度模具、造船和汽车等工业的飞速发展,对具有复杂曲面且加工精度要求高的零件需求越来越大。目前主要采用五轴联动数控机床来加工这些工件。然而五轴联动数控加工时,由于旋转轴的加入,相邻的刀位点之间的插补轨迹已不再是编程直线而是空间自由曲线,由此产生了非线性误差。本文主要对五轴联动数控加工中的非线性误差以及后置处理进行研究,论文主要研究内容如下:
　　 1.通过分析五轴联动数控加工中非线性误差的产生原因,并研究了五轴联动数控机床的运动学求解算法,在此基础上建立非线性误差的估算模型来近似计算非线性误差。根据该算法进行非线性误差的校核、超差处理以及预测和验证最大非线性误差位置。
　　 2.通过系统研究了非线性误差的影响因素,总结了非线性误差的控制策略:分别从前置处理和后置处理两方面进行控制非线性误差,从而提高五轴联动数控加工质量和精度。在前置处理中主要通过利用一种集成RTCP功能的插补算法,保证插补点始终位于编程轨迹上来控制非线性误差;在后置处理中主要是对刀位文件的处理,即利用非线性误差的估算模型和机床运动学求解算法来检测刀位程序段中是否有超过额定误差,若有则对超差部分进行线性化插值处理。
　　 3.创建五轴联动数控机床的后置处理程序:一种方式是利用Pro/NCPOST创建后置处理程序;另一种方式是针对具体五轴数控机床结构和控制系统特点并把自适应线性化法控制非线性误差的方法应用于其中,基于C语言编写的专用后置处理程序。
　　 4.本文在UG中创建虚拟五轴联动数控机床模型,利用ISV仿真模块对零件进行动态仿真演示实现虚拟加工。
　　 本文对于五轴联动数控加工中的非线性误差的研究以及开发五轴机床的专用后置处理程序,具有一定的实际应用意义。