五轴数控机床的二维综合评价方法

五轴数控机床的二维综合评价方法

0轴类划分加工过程中的误差误差现在，许多数控机械（cnc）开始采用“高精度和高精度”的标志，这反映了该机械工具的优秀加工性能，即在尽可能短的时间内对所需的精度零件进行加工。但是，一般情况下，速度和精度(误差)之间存在一种权衡关系关于CNC在加工过程中的误差(精度)问题，已有许多文献进行了讨论。RAHAMANM等人关于旋转轴运动精度的研究也有很多。WANGW等人如上所述，目前已有很多关于评价精度(误差)和速度的研究王伟等人因此，本文提出一种基于实际轨迹的二维综合评价方法，并通过实验，对多台五轴CNC的高速、高精度性能进行定量评价，采用实际转速和最大误差曲线的二维表示法，对旋转轴和线性轴的组合运动进行评价。1二维性能评价方法1.1速度、误差测试目前，虽然已有关于五轴CNC综合性能评价的研究出现，但是尚没有文献同时从速度和精度的角度，来评价CNC的高速、高精度性能。因此，本研究以CNC为研究对象，将其运动作为实际轨迹进行测量，同时根据实际速度和误差对其高速、高精度性能进行评价；将误差(最大误差)和速度(实际速度)表示为二维坐标，直观地显示出高速和高精度的性能。速度和误差的二维表示法如图1所示。从二维坐标可以看出，右下角表示的速度和精度性能更高，左上方表示的速度和精度性能更低。接下来，在平面正交光栅图1中，实际轨迹和参考轨迹之间的最大误差为1.2扩展面原理与设计方案本文主要研究有关旋转轴和直线轴同时运动的复杂轮廓线，即针对五轴数控机床有关研究；同时，这也是王伟等人研究的内容。为此，此处引入圆柱面来传递旋转轴、直线轴和扩展面的移动，圆柱面和扩展面原理如图2所示。在扩展面上，根据命令轨迹，同时进行旋转轴和直线轴的轮廓运动，实际轨迹也转移到柱面上，并在扩展面上展开。假设在圆柱面上进行加工，旋转轴在柱面上运动时的移动轴，被转移为扩展面上的与两个正交直线轴的情况一样，对于旋转轴和直线轴的同时移动，可以根据参考轨迹(命令轨迹)与扩展面上实际轨迹之间的差值，来获得误差；然后，从速度和误差两个方面对二维图形中的高速高精度性能进行评估。其中，轴、假设Δ(1)式中：如果圆柱体半径由于平面正交光栅是平面的，旋转轴的实际位置不能从平面正交光栅获得(2)式中：由于1.3各测试项目的独立改造本文以多边形作为测试用例，主要采用线段指令来控制。线段命令的组成元素中，线段长度L和方向改变角度θ如图4所示。当这两个元素独立更改和组合时，会得到非常多的测试用例。长度L和方向改变角度θ的组合，如图5所示。在本研究中，L设置为0.614多边形测试用例如图6所示。2实验与结果分析2.1实际加工照片笔者使用图6中8个测试用例，在3台CNC上进行实验分析。CNC实物和实际加工照片如图7所示。图7中，实际加工照片是以A-macine为例。这3台CNC的主要技术参数(具体型号、生产厂商、加工精度、各轴进给速度和最高转速),CNC类型和轴移动范围如表1所示。2.2高速高精度性能对比此处选择试验刀具为硬质合金铣刀，刀具直径为500μm,铣刀螺旋角为30°;试验工件材料为304不锈钢；每齿进给量为0.3m·z传统方法很难综合评价这些机床的高速、高精度性能；而使用笔者所提出的方法后，可以直观地评价机床的相关性能。旋转轴和直线轴的实际速度和最大误差如图8所示。从图8可以看出：在测试用例(1～4)中误差较小，但速度较慢，在测试用例图6(h)中误差变大；总体来看，A-macine和B-macine的高速高精度性能优于C-macine,因为前两者的实际速度高于C-macine,且最大误差小于C-macine。综上所述，对于旋转轴和直线轴的组合运动而言，通过以实际速度和最大误差为重点的图形进行二维表示，可以在一个图形中对多台CNC旋转轴和直线轴的高速、高精度性能进行评估和比较。3速度和精度性能的评价本文以CNC的实际轨迹为基础，提出了一种利用速度和误差的二维表示来评价CNC高速、高精度性能的方法；通过对CNC进行多个测试用例的实验，利用实际轨迹对CNC的速度和精度性能进行了实际评价。研究的结果表明，利用实际速度和最大误差的二维图形，可以定量、清晰地评价几种CNC的高速、高精度性能。研究结果还表明：(1)利用速度和误差的二维表示法，可以评价和比