数控车床加工精度预测系统研究

   日期:2022-09-05     浏览:6    评论:0    
   交互可视化预报。实验验证了此模型的有效性。
 
  1车削加工直径尺寸的形成机理加工精度包括尺寸精度与形位精度,车削加工的基本尺寸是直径,如果能找到工件瞬时直径的形成方法。通过在抒向勾轴向分别对瞬时直径采样。然后根据具体的精度评价指标重新组织数据结构,便可实现精度预报。本文仅以寸精度和部分形状精度为例给出精度汗价的预报结果1工艺尺寸链简化车削加工时,参加切削的工作刃为直线或曲线,而;!3响工件寸精投的要素是欠扪对工巾,艺心的位置。为研究问方便,将刀尖抽象为切点,则切点相对工艺中心的距离即为工件瞬时半径4.由于切点与工艺中心的距离是通过刀具溜板导轨机床小轴夹具和工件等装置机成的工艺系统通过运动关系以及动力学关系形成的。机床,具刀架以及工件着工件*终尺寸的形成,因此违漠不又要考虑到运动误差,也要考虑受力变形误差。
 
  迎过分析工艺尺寸链得知。在形成工件时半径则使分析和计算变得十分困难,甚至不可能。为方便检测和分析,可将工艺尺寸链并为几组,即工件主轴床身和刀架,通过建立各自坐标系,形成个封闭基金项目本项研宄获国家自然科学基金50075014863计划资助865940环。
 
  1.2工艺系统坐标系设定车削加工中,为确定工件的位置,通过其工艺基准引出工艺坐标系用刃6,般工艺中心线即通过工件基准的两个坐标面交统其上的点称为工艺中心与工件几何中心线重合。其余坐标系通过工艺系统主要基准面引入,为判断工件和夹具的安装误差,取通过主轴主要基准面的坐标系为主轴坐标系用乙为描述刀具安装时静态调整误差以及刀具在导轨上运动时相对主轴坐标系的动态调整误差,通过刀具的主要基准引入刀架坐标系用刃,为研究坐标系间的相互变化关系,取理想主轴坐标系为参考坐标系用刃0,1.
 
  1.3工件面形成的瞬心法还包含工艺系统的受力热变形误差。通过对上述误差的检测与辨识,便可求得刀尖点即切点相对于实际工艺中心的距离即工件的瞬时半径。
 
  由1的矢量关系可以得到切点相对工艺坐标系这里,从汉从,从沉分别为工艺坐标系主轴坐标系和刀架坐标系的旋转误差矩阵。
 
  任意时刻运动中的刀尖点相对主轴回转中心的运动矢量,具有可测性,可通过动态调整刀架的微量进给加以控制,=从,5,为工艺系统的安装矢量,其物理意义为任意时刻加工过程中工艺中心相对主轴中心的运动矢量,具有可测性,可通过动态调整加工参数来减小工艺系统的受力受热变形加以控制;该矢量方程在沿0面的投影反映了工件横截面的尺寸及其变化,可用于预测直径及圆度误差;在2幻面的投影反映了工件的纵截面内的尺寸及其变化,可用于预测轴向尺寸母线直线度阶梯轴间的同轴度和圆柱度误差。因此称方程2为精度预报模型。为了对加工精度的实时监控,在开放式数控系统中引用此模型,通过监控安装误差矢量和调整误差矢量来保证加工精度。
 
  通过坐标系的建立,在刀架坐标系6及7中确定了刀尖点切点从,该点在刀架进给矢量,5的作用下,移动到点。在主轴坐标系,尤必中确定了主轴中心6,在工艺坐标系6尤0中定义了工艺中心,从1的矢量关系中可以看出,在工艺坐标系中的矢量从即为任意时刻工件的半径矢量可从这个瞬时中心简称瞬心构成的尺寸链矢量中求得,这便是瞬心求工件直径的基本思路。
 
  在实际加工中,由于误差的影响实际坐标系要偏离理想参考坐标系,现为相对理想坐标系的平移和旋转,由此引入相关误差刀具的安装误差,现为0点相对,点初始坐标的变动以及刀架坐标系的转动虚线;0化矢量随刀架进给矢量0运动将引2工艺系统误差建模按工艺系统误差组成环节对刀架坐标系主轴坐标系的运动误差工艺系统力变形误差等系统误差进行测量与辨识,代入运动矢量方程2,便可预报出工件的加工精度。
 
  2.1刀架坐标系运动误差的标定与建模确定刀架移动过程中相对理想主轴的运动误差用1才能知道刀架坐标系的运动规律,从而确定刀架坐标系。为此实际测量了纵溜板相对理想主轴运动的平行度误差及溜板移动对主轴中心线的平行度误差反映溜板相对主轴的误差运动。1影响刀架坐标系的位置与姿态。
 
  于是得到某机床刀架坐标系坐标原点,6的坐入导轨误差;0体现了主轴坐标系相对参考坐标系标分量为刀杆长度,及,为本道工序加工半径,为刀架弹性变形力变形模吧求以。分别为溜板移动过程中相对参考坐标系的误差分量,由1确定。
 
  2.2主轴坐标系运动误差的标定与建模主轴的运动误差用2是标定实际主轴坐标系的依据。此处按邛几8324.196测量主轴锥孔中心线的径向跳动。以此反映主轴径向和倾角两方面由实验结果得某机床主轴误差运动的数学模型引式⑷得轴实际十标位丑代说心十标为广2.3工艺坐标系力变形误差的标定与建模为确定工艺基准必须计算工艺系统力变形。这里通过静态加载测变形法,在初步标定机床卡盘尾架和刀架刚度的基础上,用反问方法求解工艺系统刚度另文。通过对工艺系统进行有限元分析,计算出工艺系统的力变形误差用心。
 
  通过切削力实验与切削力预报,经工艺系统的有限元分析和数据处理,得到工艺系统在本道工序加工,的变形规作由此可得工艺坐标系原点伙在参考坐标系中的位置广3加工精度预测可视化实现预报与综合误差影响结果预报两部分。前者用于分析当刀架坐标系工艺坐标系或主轴坐标系产生误差运动时,对加工精度的影响趋势,给出工件实际加工结果与理想形状的对比形阁2.方便工艺人分析影响加工精度的原因。后者用于预测工艺系统综合误差对加工精度的影响,可实时给出工件直径圆度圆柱度等评价指标3,从而指导工艺人员优化加工,数,捉高加工质呈与加工效率4实验验证为检验虚拟加工工件精度预报模型的可靠性,对行实际加工与虚拟加工对比实验。加工条件车刀几何参数为前角,后角。主偏知,刀尖圆弧半径,1.刀具材料为丁14.1为次加工结果比较。其中,为1忭轴1七1为实际加工工件直径,队为虚拟加工工件直径。由1可知理论计算与实测值出入很小让预报结果与实验结贝趋势致,相对误差控制在10以内。
 
 
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