基于双特征槽工件的旋转轴几何误差辨识

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作者 张奥 项四通 杨建国 《光学精密工程》 北大核心 2025年第11期1750-1760,共11页

本文提出了一种基于双特征槽的五轴机床旋转轴位置相关几何误差的辨识方法。该方法通过在立方体工件上依次加工两种特征槽,并设计了4种测量模式,实现了旋转轴几何误差的高精度辨识。与现阶段主流特征工件相比,本文提出的特征工件对槽的... 本文提出了一种基于双特征槽的五轴机床旋转轴位置相关几何误差的辨识方法。该方法通过在立方体工件上依次加工两种特征槽,并设计了4种测量模式,实现了旋转轴几何误差的高精度辨识。与现阶段主流特征工件相比,本文提出的特征工件对槽的加工深度和长度无严格要求,只显著减少了材料去除量,同时最大限度地降低了切削力、热变形以及平动轴误差对测量结果的干扰。所提出的辨识模型可以有效放大角度误差的影响,从而降低了测量不确定度对辨识精度的影响,进一步提高了辨识结果的可靠性。最后,通过与T型块辨识方法的对比实验验证,位移误差辨识结果的最大偏差为2.7μm,角度误差辨识结果的最大偏差为-2.3″,两者辨识结果的平均吻合度达到93.6%,证实了本文方法的准确性。 展开更多

关键词 五轴机床 旋转轴 几何误差 误差辨识 特征工件 在机测量

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基于塔形工件的五轴数控机床旋转轴几何误差自标定辨识方法

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作者 倪俊涛 项四通 +2 位作者 陈科鉴 张海南 杨建国 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第5期90-102,共13页

随着制造业精度要求的提高,五轴机床几何误差的高效辨识是实现精密加工的重要基础。提出一种基于塔形工件的自标定方法,能够同步辨识旋转轴(C轴)、线性轴及工件的几何误差。该方法通过设计五层阶梯状塔形工件,结合线性轴三维体积误差模... 随着制造业精度要求的提高,五轴机床几何误差的高效辨识是实现精密加工的重要基础。提出一种基于塔形工件的自标定方法,能够同步辨识旋转轴(C轴)、线性轴及工件的几何误差。该方法通过设计五层阶梯状塔形工件,结合线性轴三维体积误差模型,将线性轴误差离散表示于三维网格节点上,并利用多角度探测数据构建超定方程组,采用最小二乘法实现误差参数的高效估计。实验成功辨识了C轴的4项位置无关几何误差和6项位置相关几何误差,同时量化了线性轴与工件的几何误差。实验结果表明,该方法在重复装夹条件下对C轴误差辨识具有良好的稳定性,具备长期监测能力。为进一步验证其准确性,以盘形工件为对照开展误差对比实验,结果显示两者在误差辨识结果上的平均吻合度达到89.8%,验证了该方法的准确性。结合蒙特卡洛模拟进行不确定度分析,表明该方法在测量系统误差和环境扰动下仍具有良好的鲁棒性和可靠性。该方法无需依赖高端测量设备或复杂路径规划,支持工件重复装夹和自动化测量,具有操作简单、成本低、适应性强等优势,为五轴机床几何误差的高效辨识提供了实用可行的技术方案。 展开更多

关键词 五轴数控机床 旋转轴 几何误差 自标定 塔形工件

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双五轴镜像铣削加工非线性误差优化方法

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作者 林俊 曹珍珍 +1 位作者 李军利 刘钢 《航空制造技术》 北大核心 2025年第8期105-112,129,共9页

针对航空薄壁件镜像铣削加工中,由于旋转轴线性插补,使得刀轴矢量偏离理论平面而引起的非线性误差问题,提出了一种适用于镜像铣削加工的旋转轴低波动插补刀轴矢量方法,以对非线性误差进行优化。首先,建立了镜像铣机床运动链模型和非线... 针对航空薄壁件镜像铣削加工中,由于旋转轴线性插补,使得刀轴矢量偏离理论平面而引起的非线性误差问题,提出了一种适用于镜像铣削加工的旋转轴低波动插补刀轴矢量方法,以对非线性误差进行优化。首先,建立了镜像铣机床运动链模型和非线性误差模型,得到非线性误差与机床旋转轴运动正相关关系;然后,基于机床运动学,以非线性误差约束和旋转轴角速度约束确定优化区间;最后,对非线性误差最小面线性预插补刀轴矢量,拟合预插补矢量对应离散旋转轴角度点,在非线性误差许可范围内,选择满足镜像铣加工的插补刀轴矢量。经过仿真和试验,最大非线性误差降低73.18%,整体壁厚误差降低68.24%,加工完整路径时间缩减4.39%,有效验证本文所提方法的可行性。 展开更多

关键词 镜像铣削加工 非线性误差 运动学 旋转轴 刀轴矢量

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五轴数控机床旋转轴综合误差测量与辨识 被引量：1

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作者 杨桂娟 张岩 赵红美 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第2期193-197,共5页

针对五轴数控机床旋转轴的运动误差和几何误差的综合评估问题,在不考虑直线轴运动误差影响的情况下,提出了一种采用R-test测量仪的测量及其辨识方法。首先,测量过程按照参考球的两种不同高度设置进行,仅移动旋转轴,而不移动直线轴。其次... 针对五轴数控机床旋转轴的运动误差和几何误差的综合评估问题,在不考虑直线轴运动误差影响的情况下,提出了一种采用R-test测量仪的测量及其辨识方法。首先,测量过程按照参考球的两种不同高度设置进行,仅移动旋转轴,而不移动直线轴。其次,利用R-test测量仪对旋转轴的运动精度进行了测量。此外,假设旋转轴位置几何误差和工作台上参考球的设置误差是影响测量结果的因素,并通过最小二乘法对这些因素进行分离。采用IBS公司的R-test测量仪,对米克朗公司UCP800Duro立式五轴加工中心C轴的运动误差和几何误差进行了测量实验。研究结果表明,该方法能够正确识别旋转轴的运动误差和几何误差,可以有效地综合评估旋转轴的运动精度,并有助于进一步提高旋转工作台的精度。 展开更多

关键词 五轴数控机床 旋转轴 运动误差 几何误差 R-test测量仪

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叶轮流道非正交四轴加工的刀轴控制方法 被引量：6

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作者 吴宝海 韩飞燕 +1 位作者 杨建华 秦涛 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第21期2546-2551,共6页

针对自由曲面叶轮流道非正交四轴加工,提出了一种在刀轴约束面上旋转插值的刀轴控制方法。通过分析刀轴约束条件,在工件坐标系下建立满足约束条件的单位圆锥面。采用清根切触点处初始刀轴的计算方法求解清根轨迹上每一个切触点处无干涉... 针对自由曲面叶轮流道非正交四轴加工,提出了一种在刀轴约束面上旋转插值的刀轴控制方法。通过分析刀轴约束条件,在工件坐标系下建立满足约束条件的单位圆锥面。采用清根切触点处初始刀轴的计算方法求解清根轨迹上每一个切触点处无干涉的刀轴矢量。按照清根切触点序列依次计算流道两侧对应清根刀轴在单位圆锥面上确定的扇形曲面区域,并在该区域等角度旋转插值清根刀轴,从而获得流道加工的刀轴矢量,最后建立机床运动学约束条件并对其进行光顺处理。结果表明,该方法能够准确有效地计算叶轮流道非正交四轴加工光滑且无干涉的刀轴矢量。 展开更多

关键词 叶轮流道 非正交四轴加工 旋转插值 刀轴控制

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无限旋转C轴工作台结构的五轴机床后置转角求解 被引量：3

6

作者 江磊 李庄 +3 位作者 李相标 周良明 段昌德 丁国富 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第16期2178-2183,共6页

当前五轴机床C轴工作台的转动行程已由某个限定范围扩展为无限范围(n×360°),但通常后置处理中的转角求解方法不能使求解范围扩展到无限,因而制约了机床性能的发挥。针对该问题,建立基于多体系统理论的五轴机床转动轴运动学方... 当前五轴机床C轴工作台的转动行程已由某个限定范围扩展为无限范围(n×360°),但通常后置处理中的转角求解方法不能使求解范围扩展到无限,因而制约了机床性能的发挥。针对该问题,建立基于多体系统理论的五轴机床转动轴运动学方程,通过定义"最小运动圆周"来改进五轴机床转角的计算方法,对后置转角求解区域进行了扩展,并给出了具体的求解流程。该求解算法可以有效提高C轴工作台的转动连续性。最后在某结构类型的机床上进行了后置求解仿真试验,验证了算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 五轴机床 C轴工作台 无限旋转 后置处理 转角求解

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数控机床旋转轴转角定位误差测量方法 被引量：9

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作者 何振亚 傅建中 徐月同 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期835-840,共6页

为实现多轴数控机床空间误差的补偿,提出一种基于球杆仪组合路径的数控机床旋转轴转角定位误差的测量方法.根据转角定位误差敏感方向,通过组合切线测量和平动轴圆轨迹测量方法,无需机床空间误差模型和繁琐的误差解耦计算,便可直接辨识... 为实现多轴数控机床空间误差的补偿,提出一种基于球杆仪组合路径的数控机床旋转轴转角定位误差的测量方法.根据转角定位误差敏感方向,通过组合切线测量和平动轴圆轨迹测量方法,无需机床空间误差模型和繁琐的误差解耦计算,便可直接辨识转角定位误差.采用模型仿真验证该方法的可行性和对照实验验证可靠性.实验结果表明组合路径测量方法的辨识结果与激光测量结果吻合较好,两者的测量结果差异δ≤0.007 8°.该方法测量过程操作简单、辨识原理直观易懂,可用于机床旋转轴定位精度的评估以及为误差补偿提供依据,从而提高机床加工精度. 展开更多

关键词 旋转轴 转角定位误差 组合路径 球杆仪 数控机床

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基于多体理论的双摆头五轴数控机床RTCP误差研究 被引量：4

8

作者 范晋伟 王晓峰 +1 位作者 王称心 宋贝贝 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期658-662,共5页

为了提高五轴数控机床的加工精度,对双摆头五轴数控机床RTCP(rotation tool center point)模块的误差进行了分析.以多体系统运动学理论为基础,结合刚体六自由度假设理论,建立了误差分析模型.对旋转运动引起的RTCP刀具中心点误差和刀具... 为了提高五轴数控机床的加工精度,对双摆头五轴数控机床RTCP(rotation tool center point)模块的误差进行了分析.以多体系统运动学理论为基础,结合刚体六自由度假设理论,建立了误差分析模型.对旋转运动引起的RTCP刀具中心点误差和刀具矢量误差进行了深入分析,推导出了刀具中心点误差和刀具矢量误差公式,并利用实验室开发的刀具轨迹仿真软件,对理想轨迹和实际轨迹进行了对比分析,验证了理论和方法的正确性. 展开更多

关键词 多体 五轴数控机床 旋转刀具中心点

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RTCP算法中无碰刀轴矢量的确定 被引量：7

9

作者 章永年 赵东标 +1 位作者 陆永华 刘凯 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1009-1013,共5页

针对五轴数控加工中主轴头中心角速度超限和非线性误差的问题,提出了基于旋转轴线性插补的RTCP算法,分析了插补过程中的全局干涉现象,推导了刀杆偏差系数公式,得到了RTCP模式下的无碰干涉区域,避免了干涉现象的发生。算法减小了非线性误... 针对五轴数控加工中主轴头中心角速度超限和非线性误差的问题,提出了基于旋转轴线性插补的RTCP算法,分析了插补过程中的全局干涉现象,推导了刀杆偏差系数公式,得到了RTCP模式下的无碰干涉区域,避免了干涉现象的发生。算法减小了非线性误差,保证了插补过程中机床旋转轴的运动平稳性,当刀具长度变化时无需重新通过后置处理生成数控程序,提高了加工效率。仿真结果证实了算法的可行性。 展开更多

关键词 RTCP 五轴数控系统 全局干涉 非线性误差

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直线轴和旋转轴联动时的轮廓误差耦合控制方法 被引量：4

10

作者 赵国勇 赵玉刚 王士军 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期2819-2823,共5页

为了提高机床的轮廓精度,研究了直线轴和旋转轴联动时的轮廓误差耦合控制方案,提出在空间直角坐标系下进行轮廓误差的描述和计算,再转化到机床坐标系下进行轮廓误差补偿控制;研究了一种"二点中值法"轮廓误差计算模型,并研究... 为了提高机床的轮廓精度,研究了直线轴和旋转轴联动时的轮廓误差耦合控制方案,提出在空间直角坐标系下进行轮廓误差的描述和计算,再转化到机床坐标系下进行轮廓误差补偿控制;研究了一种"二点中值法"轮廓误差计算模型,并研究了轮廓误差补偿量计算方法。在数控实验台上驱动X直线轴和A旋转轴,跟踪一段直动从动件圆柱凸轮轮廓线刀具轨迹,对比试验表明所提方法可有效提高轮廓精度。 展开更多

关键词 旋转轴 轮廓误差计算模型 耦合控制 机床坐标系 轮廓精度

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考虑热误差的双转台机床工艺误差谱预测方法 被引量：3

11

作者 吴石 樊正东 +2 位作者 刘献礼 李传东 王春风 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期66-78,共13页

五轴数控机床的几何误差和热误差是影响工件加工精度的两个重要因素,对这些误差因素进行分析可以有效提高薄壁件工件的加工精度。本文首先基于齐次坐标变换法,建立了双转台五轴数控机床的旋转轴几何误差模型;然后基于对标准球进行在机... 五轴数控机床的几何误差和热误差是影响工件加工精度的两个重要因素,对这些误差因素进行分析可以有效提高薄壁件工件的加工精度。本文首先基于齐次坐标变换法,建立了双转台五轴数控机床的旋转轴几何误差模型;然后基于对标准球进行在机接触测量,辩识得出两旋转轴的12项几何误差,这些误差考虑了两旋转轴之间的相互影响和其热误差的影响;最后分析五轴数控机床加工空间的几何误差场,在该加工空间内几何误差从中心到外侧逐渐增加,当A轴旋转角度增加时,误差的最大值也随之增加。与其它位置误差辨识方法相比,本方法的测量精度符合加工要求,测量时间只需要30 min。 展开更多

关键词 五轴数控机床 双旋转轴 几何误差 热误差 空间误差场

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摆头转台五坐标数控机床后置处理算法的研究 被引量：3

12

作者 唐清春 黎国强 +1 位作者 刘谦 马仲亮 《机床与液压》 北大核心 2016年第16期21-23,65,共4页

主要论述了摆头转台五坐标数控机床后置处理算法。首先建立摆头转台五坐标数控机床的坐标系,通过各个坐标系的坐标变换关系,推导出该类机床的转角计算公式和坐标变换公式,并论述了回转角度的取值问题;利用JAVA语言开发出HAMUEL HSTM 100... 主要论述了摆头转台五坐标数控机床后置处理算法。首先建立摆头转台五坐标数控机床的坐标系,通过各个坐标系的坐标变换关系,推导出该类机床的转角计算公式和坐标变换公式,并论述了回转角度的取值问题;利用JAVA语言开发出HAMUEL HSTM 1000数控机床的专用后置处理软件,并通过叶片仿真加工验证了该后置处理算法的正确性。 展开更多

关键词 摆头转台 五坐标数控机床 运动求解 回转角取值

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(A-C)式双摆台五轴机床刀具进给速度的研究 被引量：3

13

作者 王虎奇 张健 唐清春 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第8期122-123,126,共3页

文章主要针对五轴加工中因刀具的进给速度选择不当会影响加工表面质量等问题,提出了一种旋转修正法解决此问题。在参考BV100五轴联动机床的后置处理算法的基础上。在JAVA语言环境下,结合旋转修正法,开发了BV100五轴联动机床的专用后置... 文章主要针对五轴加工中因刀具的进给速度选择不当会影响加工表面质量等问题,提出了一种旋转修正法解决此问题。在参考BV100五轴联动机床的后置处理算法的基础上。在JAVA语言环境下,结合旋转修正法,开发了BV100五轴联动机床的专用后置处理软件。通过对某叶轮的叶片进行加工比较验证了旋转修正法在多轴数控加工中具有良好的实用性。 展开更多

关键词 五轴联动机床 后置处理 旋转修正法 恒定值法

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五轴龙门机床转动轴误差检测方法研究 被引量：1

14

作者 张明 李明 +3 位作者 赵幸福 徐洋 曹旭 金志祥 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第9期59-62,共4页

在五轴龙门机床中,针对线性轴检测方法已基本完善,而转动轴误差检测方法还存在不足,因此对转动轴检测方法研究很有必要。文章首先分析了转动轴误差产生的原因及其对机床的影响;其次对机床误差,尤其是转动轴误差进行了分析和建模,最后基... 在五轴龙门机床中,针对线性轴检测方法已基本完善,而转动轴误差检测方法还存在不足,因此对转动轴检测方法研究很有必要。文章首先分析了转动轴误差产生的原因及其对机床的影响;其次对机床误差,尤其是转动轴误差进行了分析和建模,最后基于五轴龙门机床补偿,提出了一种简便的、有效的五轴龙门机床转动轴检测方法,效果良好。 展开更多

关键词 五轴龙门机床 转动轴 误差检测 研究

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基于机床转角的叶轮流道加工刀轴控制方法 被引量：4

15

作者 韩飞燕 张定华 党创锋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期439-443,450,共6页

针对长短叶片形式叶轮流道非正交四轴加工刀轴难控制的问题,提出了一种基于线性插值的机床转角的刀轴控制方法。首先根据非正交四轴机床后置处理关系,推导机床转角与平动坐标的数学映射关系;然后在整个流道上对经过清根刀位数据后置处... 针对长短叶片形式叶轮流道非正交四轴加工刀轴难控制的问题,提出了一种基于线性插值的机床转角的刀轴控制方法。首先根据非正交四轴机床后置处理关系,推导机床转角与平动坐标的数学映射关系;然后在整个流道上对经过清根刀位数据后置处理后的机床转角进行线性插值,并对机床转角进行碰撞检测及修正,从而得到流道加工无干涉机床转角;进而利用映射关系实现机床平动坐标的求解。仿真实验表明,该方法能够保证刀位文件的几何信息准确,实现叶轮流道的精确加工。 展开更多

关键词 叶轮流道 机床转角 非正交四轴加工 刀轴控制

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五轴龙门数控铣床转动轴联动中的动态轨迹误差仿真分析 被引量：1

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作者 宋智勇 霍彦波 +2 位作者 杜丽 王伟 丁杰雄 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第4期47-49,共3页

针对刀具两摆的五轴龙门数控铣床,对一转动轴与一平动轴联动及两转动轴联动加工圆弧时的动态轨迹误差分别进行了分析。采用D-H(Denavit-Hartenberg)法对轴的输入的进给指令位置计算公式进行了推导,并将进给指令位置输入到由动态仿真工具... 针对刀具两摆的五轴龙门数控铣床,对一转动轴与一平动轴联动及两转动轴联动加工圆弧时的动态轨迹误差分别进行了分析。采用D-H(Denavit-Hartenberg)法对轴的输入的进给指令位置计算公式进行了推导,并将进给指令位置输入到由动态仿真工具Simulink构建的进给伺服系统仿真模型中,得到了圆弧上动态轨迹误差的分布曲线。通过对转动轴联动加工圆弧的动态轨迹误差分析,可为五轴龙门数控铣床转动轴动态误差的检测提供指导,使得机床的检测与调整更加快速和便捷。 展开更多

关键词 数控机床 转动轴 D-H法 误差 仿真

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A/B双摆角数控万能铣头摆角力矩的计算研究 被引量：3

17

作者 王卫朝 李初晔 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2011年第4期40-44,共5页

通过理论推导和计算给出了A/B双摆角数控万能铣头摆角力矩的计算公式,并初步验证了公式的正确性。摆角力矩计算公式的研究对摆角铣头的结构设计具有重要的指导意义。

关键词 数控机床 A/B双摆角铣头 摆角力矩

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五轴加工中心RTCP误差检测及补偿方法 被引量：4

18

作者 魏双羽 刘凯 蔡捷 《机床与液压》 北大核心 2022年第14期61-64,共4页

RTCP是五轴加工中心提供的空间五轴联动加工零件的一种先进功能,维护RTCP精度对提高机床加工精度有重要意义。针对机床不具备球杆仪等专用测量装置情况下,探索一种简单可行的RTCP误差检测与补偿的问题,改进了机床制造商提供的经验计算公... RTCP是五轴加工中心提供的空间五轴联动加工零件的一种先进功能,维护RTCP精度对提高机床加工精度有重要意义。针对机床不具备球杆仪等专用测量装置情况下,探索一种简单可行的RTCP误差检测与补偿的问题,改进了机床制造商提供的经验计算公式,对比了改进后与改进前机床的精度数据,说明了改进可行性。 展开更多

关键词 五轴加工中心 RTCP功能 误差检测 补偿

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混联复合机床主旋转轴精度的光电检测与补偿 被引量：1

19

作者 张立新 黄玉美 +1 位作者 杨新刚 江国炎 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期102-105,共4页

为了达到对混联机床主旋转轴精度准确评价的目的,采用单频激光干涉仪进行精度检测,并为机床主旋转轴定位误差的补偿做准备。针对干涉仪的测量原理进行了深入研究,分析了激光干涉仪在机床主旋转轴测量中测量精度的主要影响因素和误差补偿... 为了达到对混联机床主旋转轴精度准确评价的目的,采用单频激光干涉仪进行精度检测,并为机床主旋转轴定位误差的补偿做准备。针对干涉仪的测量原理进行了深入研究,分析了激光干涉仪在机床主旋转轴测量中测量精度的主要影响因素和误差补偿,提出了一种简便、可靠的检测方法。最后通过实验验证了设计的检测方案,取得了综合测量结果。 展开更多

关键词 计量学 混联机床 主回转轴 单频激光干涉仪 精度

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五坐标数控端铣渐开线螺旋面的刀位计算 被引量：2

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作者 赵迎祥 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2003年第7期17-19,共3页

介绍五坐标数控端铣加工渐开线螺旋面的刀位 (包括刀心坐标和刀轴矢量 )计算方法 ,并以具有A、B摆头的五坐标数控机床为例 ,将刀轴矢量转换成机床的运动坐标 。

关键词 五坐标数控端铣加工 渐开线螺旋面 刀位计算 节点 刀轴矢量 旋转坐标 数控机床

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