摘要：根据理论上的自由度的可能组合,将可能存在的五轴机床概念设计及其实例进行分类,并分析了各类设计的优缺点。基于坐标系统的定义和机床构型码,分析了这些构型实现五轴加工功能的可行性条件。对基于Stewart平台新型机床设计概念也进行了简单讨论。对于工程师进行机床的设计与评价有一定的帮助。

摘要：五轴数控(Computer numerical control,CNC)加工中,刀具路径规划阶段与实际加工阶段对旋转轴运动采用的插补方式存在差异,其中刀具路径规划阶段是根据零件的几何信息进行插补,而实际加工中则根据机床信息进行插补,这种差异将引起原理性加工误差。针对五轴数控加工中旋转轴的运动,分析采用线性插补方式控制两个旋转轴进行加工时刀具姿态变化引起的原理性误差,进一步研究不同加工情况下由此产生的在垂直于走刀方向的平面内的非线性误差。通过分析旋转轴运动过程中线性插补引起的刀轴偏差角,证明刀具在相邻两刀位点运动过程的中间时刻处刀轴偏差角取得最大值,并得到由该最大值的显式表达式,在此基础上分析最大偏差角的影响因素。提出通过限制相邻两刀位点间刀轴夹角来控制此非线性误差的方法,并给出实例验证。

摘要：在五轴加工编程中,计算机辅助制造系统对曲面加工通常采用以折代曲,采用大量的微小G01直线段来加工曲面,在曲率半径较大的工件表面会出现明显折痕,严重影响工件表面的加工质量。为提高五轴数控加工工件的表面质量,提出一种五轴微段平滑插补算法。该算法考虑五轴加工中刀位数据的量纲差异,根据相邻数据点间的线性轴长度、线性轴的夹角和旋转轴角度变化量识别五轴数控加工程序中非连续微段和连续微段加工区域。对非连续微段加工区域按照原始直线段和旋转轴直接插补,从而保证加工精度。对连续微段加工区域,先通过五维变量获取节点参数,采用最小二乘法对指令点在允许的精度范围内进行修正;对修正后的指令点采用4点构造法计算二阶切矢,根据连续微段的指令点修正值,节点参数值和对应的二阶切矢值获取二阶连续的三次样条曲线;在二阶连续平滑的曲线上进行实时插补计算,控制机床进行五轴加工。试验结果表明:通过提出的五轴微段平滑压缩算法拟合后的路径要更加接近原始的曲面模型,平滑处理过的实际工件加工表面也要优于未进行处理的工件加工表面,提高了五轴自由曲面的表面质量。

摘要：针对聚晶金刚石刀具特殊加工需求,设计和实现了基于RT-Linux的五轴电火花刃磨专用数控系统.系统硬件以PC为上位机,以自主研发的总线式电火花控制硬件为下位机,软件则将实时任务与非实时任务分开,并放入RT-Linux不同内核中,以保证系统的实时性.为解决聚晶金刚石刀具加工轨迹不能预先给出的问题,开发了自适应的刀具形状在线检测模块,实现了基于三次非均匀有理B样条的加工程序自动生成的功能,设计了根据当前放电参数预测腐蚀量确定下一周期插补速度的运动控制模块.对两种典型聚晶金刚石刀具进行加工实验,结果表明系统运行稳定,在50倍放大镜下刀具刃口平滑,外圆径向跳动均在0.01mm以内,满足实际生产对质量和精度的要求.

摘要：在分析三种典型的五轴机床结构的基础上,运用机构学理论建立一种通用的五轴机床机构学模型,该模型拥有3个平移自由度和4个旋转自由度,同时在工件端和主轴端分别有两个旋转自由度.利用齐次变换矩阵和正向、逆向运动学相结合的方法对模型进行分析,得到五轴NC数据完整的表达式,实现了各种类型的五轴机床NC数据的通用表达,不仅可以将任意坐标系下的刀位数据转换为NC数据,同时实现了任意结构五轴机床之间NC数据的相互转换.该模型的建立不仅使数控系统具备了空间坐标变换的能力,还为开发具有五轴加工功能的高档数控系统打下了统一的空间运动学基础.

摘要：在'智能制造'兴起的大浪潮下,如何实现制造业创新发展,五轴机床等高精度机床的研制成为一大难题。本文结合现有的五轴激光切割机床,拟定该机床结构设计的方案,设计了适应实验环境的机床床身和机床摆头,为机床系统的开发提供有力的机械基础。

摘要：石油管螺纹的精确测量对于管螺纹的设计及加工都起着至关重要的质量控制作用,本文通过对石油管螺纹现阶段测量现状及存在问题进行分析,提出了一种测量石油管螺纹的新方法,即使用五轴测量机测量螺纹母线,并通过螺旋扫描方式获得整个螺纹接头的点云数据和完整的螺纹形状。通过系统评价测试证明了该方法的稳定性和准确性。

摘要：提出一种面向五轴侧铣加工的球头刀几何与力学模型,利用该综合模型可对复杂曲面加工进行几何仿真与切削力预测,对加工过程进行速度规划.切削工件几何模型采用深度元素法,通过与刀具模型之间的布尔操作实现材料去除过程,通过分析刀具与工件接触区域,得到刀具在不同瞬时的轴向范围及沿轴向各微元的切入角和切出角,转换为铣削力模型所需的几何信息.采用序列二次规划法优化进给速度,使机床工作在多个约束条件的最大潜能值内.整个规划过程随刀具与工件接触区域的变化而不断优化,研究工作为五轴侧铣加工过程提供了有力的分析工具.双叶片五轴侧铣加工仿真实验表明,在满足叶片精度条件下,采用优化进给速度可使零件加工效率提高约40%.

摘要：对五轴加工仿真中刀具扫掠体的计算方法进行了研究。根据刀位文件,构建了运动坐标系。给出一个通用的刀具模型,方便了用户定义刀具和编辑刀具。分析了典型的球头刀临界线的计算方法,该方法独立于具体的机床结构。重点研究了国内外常用求解方法后,设计并实现了一种快速的分解表示方法,采用这种方法近似构造扫掠体。该方法已经应用到由ACIS+HOOPS组件技术开发的五轴数控仿真系统中,实验证明这种方法可以很好的满足加工精度和时间要求。

摘要：针对航空发动机机匣结构特征提出一种插铣粗加工轨迹生成算法，根据机匣零件结构进行加工区域划分，规划插铣走刀路径，插铣刀轴计算，加工干涉判断与处理，最终生成插铣加工轨迹。