五轴数控机床轮廓误差计算和预测方法

作者：于志献,陈光胜. 日期：2024-10-30/span> 浏览：250 查看PDF文档

摘要:轮廓误差是评价五轴数控机床加工性能的重要指标。为了计算和预测轮廓误差,提出了一种基于Simulink数字孪生(SDT)模型的计算和预测五轴机床轮廓误差的方法。首先,以“S”形试件为研究对象,利用UG软件得到了加工G代码和刀位信息,利用刀位点和刀具的几何关系计算得到了加工表面点云,同时考虑了刀具轨迹和刀轴姿态,根据NURBS曲面拟合方法,拟合出了理想和实际加工表面;然后,利用霍斯豪夫距离计算了预测点和实际加工表面的法向距离,即轮廓误差,同时在欧式空间中预测了非可展直纹面加工中出现的过切、欠切和奇异点缺陷,轮廓误差在69μm到241μm之间,表明实际加工特征和数字孪生模型预测结果一致;最后,利用残差平方和来评价拟合精度,计算了目标面平均轮廓误差。研究结果表明:五轴轮廓误差计算精度提高了37%,与雅克比矩阵方法相比,计算效率提高了25%,正反向计算误差在±0.6μm之内,证明了该方法的有效性。该结果可为后续机床数字孪生建模、轮廓误差计算与补偿提供一定的参考。

关键词:五轴机床轮廓误差;Simulink数字孪生模型;刀具轨迹;刀轴姿态;霍斯豪夫距离;圆柱铣刀侧铣切削

中图分类号:TH161;TG659文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)10-1723-11



本文引用格式:

于志献,陈光胜.五轴数控机床轮廓误差计算和预测方法［J］.机电工程,2024,41(10):1723-1733.

YU Zhixian, CHEN Guangsheng. Calculation and prediction method for contour error of five axis CNC machine tools［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(10):1723-1733.