五軸加工中心空間位置精度衰退分析

張銀虎，楊慶東，彭寶營，王鵬家，王增新

(1.北京信息科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,北京 100192; 2.超同步股份有限公司，北京 101500)

0 前言

五軸加工中心在復(fù)雜曲面加工中占據(jù)著不可或缺的地位。復(fù)雜曲面的加工精度和五軸加工中心的眾多精度指標(biāo)相關(guān)，而每個(gè)精度指標(biāo)對五軸加工中心的性能影響又有很大不同，所以有必要找出這些關(guān)鍵的指標(biāo)，并分析不同指標(biāo)所產(chǎn)生的影響，以確定誤差的根源，并對加工中心結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。某五軸加工中心運(yùn)動(dòng)示意如圖1所示。對-五軸加工中心精度保持性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對于五軸加工中心的生產(chǎn)優(yōu)化分配、裝配過程優(yōu)化、精度的優(yōu)化和維護(hù)起著至關(guān)重要的作用。

圖1 某五軸加工中心運(yùn)動(dòng)示意

目前，五軸加工中心精度保持性是一個(gè)復(fù)雜和共性的問題，要考慮五軸加工中心的初始精度和五軸加工精度的衰退狀況。雖然在此領(lǐng)域的研究已經(jīng)較多，并且取得了一定的成果，但是也存在明顯的不足。在研究中，首要目標(biāo)是考慮誤差敏感度問題，IBARAKI、鄧聰穎、LEE、ANDOLFATTO等深入研究了五軸機(jī)床誤差問題，并進(jìn)行了定量分析，在研究過程中采用了不同的方法，包括誤差矩陣分析、剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)法等。本文作者采用多體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)理論方法，將各項(xiàng)主要誤差傳遞積累到刀具工作點(diǎn)，建立空間上五軸加工中心的誤差模型，并結(jié)合全局敏感度分析，以空間位置誤差為指標(biāo)，得到各項(xiàng)誤差對加工誤差的影響，進(jìn)而得到關(guān)鍵誤差對五軸加工中心空間位置的影響。……