叶片五轴加工中非线性误差控制的研究.pdf

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1、2014年1月机床与液压Jan．2014第42卷第2期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．42No．2DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．02．008叶片五轴加工中非线性误差控制的研究唐清春，范超，张健，马仲亮，刘谦(广西科技大学工程训练中心，广西柳州545006)摘要：叶片属于特型零件，型面精度要求极高，因此，在加工过程中要严格控制其误差。分析了非线性误差产生的原因及有效估算方法，结合线性插补原理，建立了非线性运动误差估计模型以及误差补偿模型。通过Java语言，依据VMC850

2、F机床进行运动求解，开发了针对叶片五轴加工具有非线性误差补偿功能的专用后置处理器；并通过某叶轮的切削加工实验验证了该后置处理器的正确性和实用性。关键词：叶片；五轴加工；非线性误差；后置处理器；线性插补中图分类号：TK263文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)2—022—3StudyonNo-linearErrorControllingofBladeFive-axisMachiningTANGQingchun，FANChao，ZHANGJian，MAZhongliang，LIUQian(EngineeringT

3、rainingCenter，GuangxiUniversityofTechnology，LiuzhouGuangxi545006，China)Abstract：Bladeisaspecialtypeofparts，anditstypefacedemandsextremehighaccuracy，therefore，itselTormustbestrictlycontrolledinthemachiningprocess．Thecausesandeffectiveestimationmethodofnonlinearityerr

4、orwereanalyzed．Combiningwithlinearinterpolationprinciple，anon—linearmotionerorestimationmodelanderorcompensationmodelwereestablished．UsingJavalanguage，thededicatedpostprocessorforbladefive—axismachiningwithanon—linearerrorcompensationfunctionwasdevelopedbasedontheVM

5、C850Fmachinemovementsolving．Thecorectnessandpracticalityofthepostprocessorareverifiedthroughanimpellercut-tingexperiments．Keywords：Blade；Five—axismachining；No-linearerror；Postprocessor；Linearinterpolation叶片属于特型零件，应用于汽轮机行业以及航空值，进而导致五轴联动加工过程中非线性运动误差的航天飞行器，要求精度极高。理想情况下

6、，五轴联动存在。加工叶片型面时，刀具的刀心运动轨迹是一条非线性的空间曲线。但在实际情况下，通用CAM软件前置处理时，一般都采用弧弦逼近方式，将叶片型面曲面网格划分，离散成一系列微小直线段，导致非线性误差的产生。如何有效控制非线性误差是叶片五轴联动加工中的一个重要问题。因此，在叶片的五轴联动加工中，需在后置处理中再根据刀位源文件对非线性误差进行有效计算并在超差时进行相应处理。．图1非线性运动误差不意图1五轴联动加工运动分析2非线性误差分析及补偿通用CAM软件前置处理生成刀位源文件后，根在VMC850F双转台五坐标数控加工过程中，

7、刀据具体的机床运动模型经后置处理变换为机床坐标系具沿，I，，z轴平动，工作台围绕、z轴转动。在下各坐标轴的运动坐标。而五轴联动加工中刀心轨迹实际加工中，图2所示为刀具实际运动轨迹应为以及刀轴矢量时刻在变化，连续相邻的两刀位点的运Q硼、Q、Q之间的直线。而在理想状态下，认为动轨迹是一段空间曲线，由于五轴联动加工时的非线刀具的理想轨迹应该为点Q、Q、Q之间的曲性运动转换为各运动轴的线性运动，所以其实际运动线，刀具上旋转中心轨迹为经过。、u。、的曲轨迹为各轴插补运动的合成直线。具体含义如图1所线。由于机床的控制系统只能进行线性插补，

8、所以，示，实际下的直线与理想的空间曲线之间有一定的差导致刀具旋转中心的实际运动轨迹为经过、、收稿日期：2013—01—04基金项目：~PJ''FI市机械及机电一体化产业关键技术攻关项目(2011C030107)作者简介：唐清春(1972～)，男，硕士，副教授，研究方向为多轴加