加工中心进给系统位置精度对复杂曲面加工刀具轨迹影响
《数控加工工艺》第五至八章课后题
数控车削加工工艺思考与练习题1、普通车床加工螺纹与数控车床加工螺纹有何区别？答：普通车床所能车削的螺纹相当有限，它只能车等导程的直、锥面公、英制螺纹，而且一台车床只能限定加工若干种导程的螺纹。
数控车床不但能车削任何等导程的直、锥和端面螺纹，而且能车增导程、减导程及要求等导程与变导程之间平滑过渡的螺纹，还可以车高精度的模数螺旋零件（如圆柱、圆弧蜗杆）和端面（盘形）螺旋零件等。
数控车床可以配备精密螺纹切削功能，再加上一般采用硬质合金成型刀具以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度高、表面粗糙度小。
2、车削螺纹时，为何要有引入距离与超越距离?答:在数控车床上车螺纹时，沿螺距方向的Z向进给应和车床主轴的旋转保持严格的速比关系，因此应避免在进给机构加速或减速的过程中切削，为此要有引入距离和超越距离。
3、车削加工台阶轴、凹形轮廓时，对刀具主、副偏角有何要求？答：加工阶梯轴时，主偏角 >90°加工凹形轮廓时，若主、副偏角选得太小，会导致加工时刀具主后刀面、副后刀面与工件发生干涉，因此，必要时可作图检验。
4、加工路线的选择应遵循什么原则？答：加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。
因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线模拟自测题一、单项选择题1、车削加工适合于加工（A ）类零件。
（A）回转体（B）箱体（C）任何形状（D）平面轮廓2、车削加工的主运动是（A ）。
（A）工件回转运动（B）刀具横向进给运动（C）刀具纵向进给运动（D）三者都是3、车细长轴时，使用中心架和跟刀架可以增加工件的（C ）。
（A）韧性（B）强度（C）刚性（D）稳定性4、影响刀具寿命的根本因素是（A ）o（A ）刀具材料的性能（B ）切削速度（C）背吃刀量（D）工件材料的性能5、车床切削精度检查实质上是对车床（D ）和定位精度在切削加工条件下的一项综合检查。
数控编程与操作教程 课后习题答案
数控编程与操作教程课后习题答案第一章思考与练习题1-1、什么是数控技术？答：数控是数字控制（Numerical Control，NC)的简称，是一种用数字、字符或其他符号组成的数字信息对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。
1-2、数控机床有哪些优点和不足之处？答：1、数控机床的优点如下：（1）加工精度高；（2）加工生产率高；（3）对加工对象改型的适应性强；（4）减轻了操作工人的劳动强度；（5）能加工复杂型面；（6）有利于生产管理的现代化；2、数控机床的不足之处如下：（1）提高了初始阶段设备的投资；（2）需专业的维护人员，增加了维修的技术难度和维修费用；（3）对操作人员的技术水平要求较高；（4）加工成本较高；（5）需要高度熟练和经过培训的编程人员；（6）加工过程中难以调整。
1-3、数控机床多用于什么场合？答：数控机床主要用于航空航天制造、国防军工、汽车制造、模具制造、医疗器械制造、船舶制造，大型工程机械制造、电器等行业，其中（1）几何形状复杂的零件；（2）多品种小批量零件；（3）精度要求高的零件；（4）需要频繁改型的零件这些场合都要用到。
1-4、数控机床的组成与工作原理如何？答：1、数控机床的组成如下：数控机床主要由数控系统和机床主体组成，此外数控机床还有许多辅助装置，如自动换刀装置（automatic tool changer，ATC)，自动工作台交换装置（automatic pallet changer，APC)，自动对刀装置，自动排屑装置及电、液、气、冷却、防护、润滑等装置。
数控系统包括程序及载体、输入/输出装置、计算机数控装置(CNC)、伺服驱动系统等。
2、数控机床的工作原理：数控装置内的计算机对以从外部输入的数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，向机床进给等执行机构发出命令，执行机构则按其命令对加工所需各种动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等实现自动控制，从而完成工件的加工。
复杂曲面零件的机械加工
复杂曲面零件的机械加工导言复杂曲面零件是现代制造业中常见的一种工件类型，其结构复杂、形状多变，通常由曲线、曲面以及复杂的几何特征组成。
机械加工是制造复杂曲面零件的一种主要方法，本文将介绍复杂曲面零件的机械加工过程、工艺以及相关注意事项。
1. 复杂曲面零件的特点复杂曲面零件通常具有以下特点：1.结构复杂：复杂曲面零件由多个曲线、曲面以及几何特征组成，形状复杂，工艺要求较高。
2.计算复杂：复杂曲面零件的计算通常需要采用数学建模和计算机辅助设计工具，对工程师的计算和分析能力有一定要求。
3.高精度要求：复杂曲面零件往往需要达到较高的精度要求，对加工工艺和设备都有严格要求。
4.造型多变：复杂曲面零件的造型多样，包括曲线、曲面、凹凸等变化，对加工工艺和装夹方式都提出了挑战。
2. 复杂曲面零件的机械加工工艺复杂曲面零件的机械加工过程通常包括以下几个步骤：2.1. CAD建模在机械加工之前，需要通过计算机辅助设计（CAD）软件对复杂曲面零件进行三维建模。
CAD建模可以精确描述零件的几何特征和曲面形状，为后续的加工工艺提供准确的数据参考。
2.2. CAM编程CAM编程是将CAD建模数据转化为机床控制程序（G代码）的过程。
CAM软件可以根据零件的几何特征和加工要求，自动生成合适的加工路径和刀具轨迹。
编程人员需要根据具体的机床和刀具等情况进行调整和优化。
2.3. 加工准备在正式加工之前，需要准备加工设备和工装。
对于复杂曲面零件的加工，通常需要采用高精度数控机床和专用夹具，以确保加工精度和稳定性。
2.4. 刀具选择刀具选择是机械加工过程中的重要一环。
对于复杂曲面零件，通常需要采用特殊形状的刀具，如球头铣刀、球头立铣刀等，以满足曲面加工的要求。
2.5. 加工过程加工过程可以分为粗加工和精加工两个阶段。
粗加工主要是用粗糙刀具进行初次削减，并确保加工余量，以备后续的精加工。
精加工则是利用特殊的刀具和加工路径，在加工余量范围内逐渐接近最终形状。
CNC加工中刀具路径对曲面加工精度影响分析
(2017年4月下)|Mechanized Equipment 》机械装备I35C N C加工中刀具路径对曲面加工精度影响分析柳荣华(江西省机械高级技工学校，江西南昌330013)摘要：在曲面加工过程中，刀具路径是影响切削效率和加工质量的关键因素之一；在C A M软件中，可供选择的刀具路径较多。
文章主要介绍平行铣、环形铣、等高外形铣三种常用的曲面加工刀具路径特点和适用范围以及对曲面加工精度的影响。
关键词：C N C；刀具路径；加工精度中图分类号：TG7 文献标志码：A文章编号：1672-3872 (2017) 08-0035-021引言在工件被加工过程中，不考虑人为因素，直接影响加工 精度的因素主要有两个：①机床的制造、安装、传动误差，刀具的材料类型、制造安装及磨损误差，夹具的定位、松紧 误差等都会直接影响工件的加工精度；②软件使用过程中，除了图形的曲率公差、系统公差及加工参数等选用不当以外，合理选择刀具路径对提高工件精度有很大作用。
大多数曲面 都需要两大类刀具路径，即粗加工和精加工，才能完成其曲 面加工，不同的刀具路径特点和适用范围不一样，其得到的 加工精度也就不一样，在C A M软件中，可供选择的刀具路径 较多曲，本文重点介绍其常用的三种方法。
2 曲面粗加工刀具路径无论是曲面粗加工还是精加工，刀具路径选择方法一般 应遵循如下原则：路径之间应平滑连接与过度；走刀时应平 缓切入和切出；粗加工时尽可能保证所留余量均匀；尽量减 少刀具的换向次数和加工区域之间跳转次数；确保刀具和机 床主轴不过载。
曲面粗加工刀具路径方法有平行粗加工、放 射状粗加工、曲面流线粗加工、等高外形粗加工、曲面挖槽 粗加工、插削式粗加工、残料清除粗加工等。
其中，等高外 形粗加工对复杂曲面的加工效果显著，曲面挖槽粗加工，因操作简单，刀具路径生成时间短，刀具切削受力均匀，几乎 能加工到曲面任何地方，因此上述两种方法常用。
在选择曲 面粗加工路径时，一般根据工件的形状和预留的加工余量来 选择刀具路径，在粗加工中，Z轴的阶深会影响精加工余量。
CNC机床加工中的刀具路径优化
CNC机床加工中的刀具路径优化在现代制造业中，CNC（Computer Numerical Control，计算机数控）机床已成为一种不可或缺的设备。
CNC机床利用计算机控制系统，使机床能够准确地按照预定的路径进行加工，并得到高质量的零件。
而刀具路径优化作为CNC机床加工过程中的重要环节，对于提高加工效率、降低生产成本具有关键作用。
本文将探讨CNC机床加工中的刀具路径优化方法和其在实际应用中的意义。
一、刀具路径优化的背景和意义在一般情况下，CNC机床加工零件需要按照预定的轮廓进行切削。
但是，由于零件形状的复杂性以及加工过程中的约束条件，刀具的运动轨迹往往不是最优的。
刀具路径优化则旨在通过优化刀具的运动轨迹，使得加工效率、精度和质量得到最大程度的提升，从而降低生产成本。
二、刀具路径优化的方法2.1 简化路径法简化路径法是最简单、常用的刀具路径优化方法之一。
它通常通过去除冗余的刀具移动线段来减少刀具路径的长度，从而提高加工效率。
该方法适用于零件轮廓较为简单且不涉及复杂的切削工序的情况。
2.2 基于遗传算法的优化方法遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法，已成功应用于刀具路径优化领域。
该方法通过将刀具路径表示为遗传算法的染色体编码，并利用遗传算子对染色体进行选择、交叉和变异，最终优化出最佳的刀具路径。
这种优化方法适用于零件轮廓复杂、涉及多种切削工序的情况。
2.3 基于人工智能的优化方法人工智能技术如神经网络、模糊逻辑等在刀具路径优化中的应用日益受到关注。
通过将加工过程中的各种参数输入人工智能模型，可以利用其学习和优化的功能来得到最佳的刀具路径。
这种方法适用于大规模、复杂的加工任务。
三、刀具路径优化的应用和效果刀具路径优化在实际应用中已取得了显著的效果。
以汽车制造为例，对于复杂的车身焊接工艺，刀具路径优化可以大幅度提升焊接效率和质量，并降低能源消耗。
在航空航天领域，通过优化飞机零部件的刀具路径，可以减少材料的浪费，并提高零件的加工精度。
CNC机床加工中的刀具运动轨迹优化与控制
CNC机床加工中的刀具运动轨迹优化与控制在CNC（Computer Numerical Control）机床加工过程中，刀具的运动轨迹对于产品质量和加工效率具有重要影响。
为了实现高精度的切削加工，优化和控制刀具的运动轨迹显得尤为重要。
本文将讨论CNC 机床加工中的刀具运动轨迹优化与控制的相关内容。
一、刀具运动轨迹的意义刀具运动轨迹是指刀具在加工过程中的移动路径。
优化刀具运动轨迹有助于改善加工精度、提高生产效率，同时还能减少加工时间和材料的浪费。
通过合理规划和控制刀具的运动轨迹，可以避免加工过程中的冲突和碰撞，保证加工的准确性和安全性。
二、刀具运动轨迹优化的方法1. 切削轨迹优化切削轨迹是指刀具在切削加工过程中的运动路径。
通过优化切削轨迹，可以减少刀具在加工过程中的停留时间，提高切削效率。
常用的切削轨迹优化方法包括直线刀路、圆弧刀路和复杂曲线刀路等。
根据具体的加工要求和机床的特性，选择合适的切削轨迹优化方法进行加工。
2. 轨迹规划优化刀具的轨迹规划是指在给定的加工空间中，规划刀具的移动路径。
在轨迹规划优化中，可以采用最优路径算法，如最短路径算法和最优速度规划算法，确定刀具的最佳移动路径。
同时，还需要考虑加工过程中的约束条件，如刀具尺寸、加工精度和切削力等，以确保加工的质量和效率。
三、刀具运动轨迹的控制刀具运动轨迹的控制是指通过CNC系统对刀具的路径和速度进行控制。
在CNC机床中，刀具运动由伺服系统控制，通过控制刀具的速度和位置，实现刀具的运动控制。
刀具的运动轨迹控制需要考虑刀具的精确定位和平滑运动的要求，以保证加工的准确性和表面质量。
1. 速度控制速度控制是刀具运动轨迹控制中的重要内容之一。
通过控制刀具的速度，可以实现加工速度的调节和加工路径的规划。
在CNC机床中，常用的速度控制方法包括比例控制、位置控制和路径规划控制等。
通过控制刀具的速度，可以实现切削加工的高效率和高精度。
2. 位置控制位置控制是刀具运动轨迹控制中的关键环节之一。
影响机械加工精度的几个重要因素
（二）工艺系统刚度对加工精度的影响
1．加工过程中由于工艺系统刚度发生
变化引起的误差 图
x
y系 y刀架 yx y刀架 y主轴 y尾座 y主轴 l
lx
F主轴 Fp xl
F尾座 Fp
y系 y刀架 y 例
l
x
Fp
1 k刀 架
1 k主 轴
l
l
x
2
1 k尾
座
x l
2
2．由于切削力变化引起的误差 加工过程中，由于毛坯加工余量和工件 材质不均等因素，会引起切削力变化，使工 艺系统变形发生变化。从而产生加工误差。 误差复映现象： 图 车削一具有锥形误 差的毛坯，加工表面上必然有锥形误差；待 加工表面上有什么样的误差，加工表面上必 然也有同样性质的误差，这就是切削加工中 的误差复映现象。
例如：用三爪自定心卡盘装夹薄壁套简 镗孔时，夹紧前薄壁套筒的内外圆是圆的， 夹紧后工件呈三棱圆形；镗孔后，内孔呈圆 形；但松开三爪卡盘后，外圆弹性恢复为圆 形，所加工孔变成为三棱圆形，使镗孔孔径 产生加工误差。为减少由此引起的加工误差， 可在薄壁套筒外面套上一个开口薄壁过渡环， 使夹紧力沿工件圆周均匀分布。
通常都是通过机床完成的。工件的加工精度 在很大程度上取决于机床的精度。
机床制造误差中对工件加工精度影响较 大的误差有：主轴回转误差、导轨误差和传 动误差。
1．主轴回转误差
机床主轴是用来装夹工件或刀具，并将 运动和动力传给工件或刀具的重要零件，主 轴回转误差将直接影响被加工工件的形状精 度和位置精度。
3）第一次卸载后，刀架恢复不到第一 次加载的起点，这说明有残余变形存在，经 多次加载和卸载后，加载曲线起点才和卸载 曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零。
五轴联动数控加工中的刀具轨迹控制算法
五轴联动数控加工中的刀具轨迹控制算法五轴联动数控加工是一种高精度、高效率的加工方式，可以实现对复杂曲面的加工。
在五轴联动数控加工中，刀具轨迹控制算法起着至关重要的作用，决定了加工精度和效率。
本文将介绍几种常见的刀具轨迹控制算法，并对其原理和应用进行详细阐述。
1. 五轴联动数控加工概述五轴联动数控加工是指在数控加工机床上，通过同时控制五个坐标轴的运动，实现对工件的加工。
相比于传统的三轴加工，五轴联动可以更加灵活地加工复杂曲面，提高加工质量和效率。
2. 刀具轨迹控制算法的作用刀具轨迹控制算法是五轴联动数控加工中的关键技术之一。
它可以根据工件的三维模型和加工要求，计算出刀具在加工过程中的运动轨迹，从而实现精确的加工。
刀具轨迹控制算法的好坏直接影响加工精度和效率。
3. 刀具轨迹控制算法的分类刀具轨迹控制算法可以分为两类：离散点算法和曲线插补算法。
离散点算法是指将工件曲面离散化为一系列离散点，然后通过逐点加工来实现曲面加工。
常见的离散点算法有直线连接法、圆心法和切点法等。
这些算法简单直观，适用于加工简单曲面。
曲线插补算法是指根据工件的曲线方程和刀具半径，通过插补计算出刀具的运动轨迹。
常见的曲线插补算法有圆弧插补法、曲线插补法和样条插补法等。
这些算法可以实现对复杂曲面的高精度加工。
4. 圆弧插补算法圆弧插补算法是五轴联动数控加工中最常用的一种刀具轨迹控制算法。
它通过计算刀具半径和工件曲线的切向方向，确定刀具的圆弧插补路径。
圆弧插补算法具有计算简单、加工效率高的优点，适用于多数加工场景。
5. 曲线插补算法曲线插补算法是一种更加精细的刀具轨迹控制算法，可以实现对复杂曲面的高精度加工。
曲线插补算法通过计算刀具在曲线上的切向方向和曲率，确定刀具的插补路径。
与圆弧插补算法相比，曲线插补算法需要更复杂的计算和控制，但可以实现更高的加工精度。
6. 样条插补算法样条插补算法是一种基于数学样条曲线的刀具轨迹控制算法。
它通过计算曲面上的样条曲线，将刀具的运动路径进行插补。
机械加工中心刀具路径规划与优化
机械加工中心刀具路径规划与优化一、引言随着机械加工中心技术的发展，刀具路径规划与优化在数控加工领域变得越来越重要。
合理的刀具路径规划不仅可以提高加工效率，还能减少刀具磨损，延长刀具使用寿命，并且降低了由于刀具插入造成的机械振动和噪音。
本文将探讨机械加工中心刀具路径规划与优化的方法和技术。
二、机械加工中心刀具路径规划1. 刀具路径规划的基本原则在机械加工中心中，刀具路径规划的基本原则主要包括以下几点：（1）保证刀具的安全性：刀具路径应尽可能避免刀具与加工区域以外的零件接触，以防止碰撞和损坏。
（2）保证加工效率：刀具路径应优化选取，使得刀具能够在最短的时间内完成加工任务。
（3）减少刀具的摆动和振动：刀具路径应尽可能降低刀具在加工过程中的摆动和振动，以避免对机床和刀具的损坏。
2. 刀具路径规划的方法（1）直线插补方法：根据零件的几何形状和加工要求，采用直线插补的方式确定刀具路径。
这种方法简单直观，但对于复杂形状的零件，刀具路径可能不够优化。
（2）圆弧插补方法：根据零件的曲线轮廓，采用圆弧插补的方式确定刀具路径。
圆弧插补方法能够更好地适应零件的曲线形状，提高加工效率和精度。
（3）曲面插补方法：对于复杂曲面零件的加工，采用曲面插补的方式确定刀具路径。
曲面插补方法可以根据曲面的特性，确定最优的刀具路径，提高加工效率和表面质量。
三、机械加工中心刀具路径优化1. 刀具路径长度优化刀具路径长度是影响加工效率的一个重要指标，路径长度越短，加工时间也就越短。
因此，如何优化刀具路径长度成为了一个研究的重点。
常用的优化方法包括遗传算法、模拟退火算法等。
这些算法可以通过优化选择最优的刀具路径，以达到最短的路径长度。
2. 刀具路径平滑优化在刀具路径规划过程中，刀具的运动轨迹应尽量平滑，以减少机床振动和噪音的产生。
这可以通过数学优化方法来实现，如贝塞尔曲线、样条曲线等。
这些曲线可以更好地拟合零件的形状，使刀具路径更加平滑。
3. 刀具路径避免重复工作优化在刀具路径规划过程中，避免刀具重复工作也是一项重要的优化内容。
机床数控技术第二(2)版课后答案
第一章绪论简答题答案，没有工艺题的1 什么是数控机床答：简单地说，就是采用了数控技术（指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机床机械设备进行控制的一门技术）的机床；即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的道具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。
2 数控机床由哪几部分组成？各组成部分的主要作用是什么？答：（1）程序介质：用于记载机床加工零件的全部信息。
（2）数控装置：控制机床运动的中枢系统，它的基本任务是接受程序介质带来的信息，按照规定的控制算法进行插补运算，把它们转换为伺服系统能够接受的指令信号，然后将结果由输出装置送到各坐标的伺服系统。
（3）伺服系统：是数控系统的执行元件，它的基本功能是接受数控装置发来的指令脉冲信号，控制机床执行元件的进给速度、方向和位移量，以完成零件的自动加工。
（4）机床主体（主机）：包括机床的主运动、进给运动部件。
执行部件和基础部件。
3 数控机床按运动轨迹的特点可分为几类？它们特点是什么？答：（1）点位控制数控机床：要求保证点与点之间的准确定位（它只能控制行程的终点坐标，对于两点之间的运动轨迹不作严格要求；对于此类控制的钻孔加工机床，在刀具运动过程中，不进行切削加工）。
（2）直线控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标，还要保证在两点之间机床的刀具走的是一条直线，而且在走直线的过程中往往要进行切削。
（3）轮廓控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标值，还要保证两点之间的轨迹要按一定的曲线进行；即这种系统必须能够对两个或两个以上坐标方向的同时运动进行严格的连续控制。
4 什么是开环、闭环、半闭环伺服系统数控机床？它们之间有什么区别？答：(1)开环：这类机床没有来自位置传感器的反馈信号。
数控系统将零件程序处理后，输出数字指令后给伺服系统，驱动机床运动；其结构简单、较为经济、维护方便，但是速度及精度低，适于精度要求不高的中小型机床，多用于对旧机床的数控化改造。
复杂自由曲面NC加工自适应刀具轨迹规划
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ００Ｌ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩ ＣＳ
０ｃ ． ０１ ｔ２ １
第３ ９卷 第 １ ９期
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ １ １３ ． ９
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ １—３ ８ ． ０ ． ９ ０ ４ ｓ ８ １ ２ １ １ ． １ １
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｍｐ ｏ ｅ Ｎ ｍａ ｈ ｎ ｎ ｕ ｌ ｙ ａ ｄ ｅ ｃｅ ｃ ｆｃ ｍｐ ｅ ｒ ｅ ｆｒ ｓ ｒａ ｅ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｉ ｒｖ Ｃ ｃ ｉ ｉ ｇ ｑ ａｉ ｎ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｏ ｌ ｘｆｅ — ｍ ｕ ｃ ｓ，ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ａ ａ ｔｒ ｔ ｉ ｏ ｆ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉ ｐ ｒ ｍｅ ｅｓ ｓｃ ｏ ｅ — ｒ ｕ ａ ｅ ｗ ｒ ｎ ｌｚ ｄ，ａｐ ｒ ｔ ｎ ａｇ ｒ ｈ ｆｒｆ ｅ ｆｒ ｓ ｒａ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｕ ｖ ｔ ｒ ｎ ｅ ｉｎ ｇｏ ｎ ｇ ｒ ｈ ｗａ ｆ ｒ ｅ ｆｍ ｓ ｒ ｃ ｅ ｅ ａ ａｙ ｅ ｆ ｏ ｆ ａｔ ｉ ｏ ｔ ｍ ｅ — ｍ ｕ ｃ ａ ｅ ｎ ｍａｎ ｃ ｒ ａ ｕ ｅ ａ ｄ ｒ ｇｏ —ｒ ｗｉｇ ａ ｏ ｉ ｍ ｓ ｉｏ ｌ ｉ ｏ ｒ ｏ ｆ ｌ ｔ ｐ ｔ ｏ ｗ ｒ ．Ｃｏ ｌｘ ｆｅ — ｒ ｕ ａ ｅ ｗ ｓ ｄ ｖｄ ｄ ｉｔ ｅ ｅ ｆｐ ｒ ｔ ｎ Ｓ ｒａ ｅ ｆｍｉ ｅ ｔ ｉ ｌｒ ｇ ｏ ｔ ａａ ｔ ｒ ， ａ ｄ ｕ ｒ ａｄ ｆ ｍｐ ｅ ｒ ｅ ｆｍ ｓ ｒ ｃ ａ ｉ ｉｅ ｎ ｏ ａ ｓ ｒ ｓ ｏ ａ ｔ ｉ ｕ ｃ ａ ｌ ｓ ｗｉ ｓ ｏ ｆ ｉ ｉｏ ｆ ｉ ｈ ｍｉ ｅ ｍｅｒ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ａ ｙ ｎ
阐述复杂曲面数控加工误差控制措施
阐述复杂曲面数控加工误差控制措施近年来，复杂曲面在模具、汽车、宇航等行业的应用越来越广泛。
随着工业技术的日新月异，工业生产对复杂曲面的尺寸精度与复杂形状零件的质量要求越来越高，对数控加工的要求也越来越高。
通常情况下，复杂曲面的加工均需要采用数控加工技术，以确保加工的精度与效率。
影响复杂曲面数控加工精度的因素较多，如刀具材料、CNC机床、曲面模型、曲面加工方法等。
在实际的复杂曲面数控加工中，刀具的理论运动轨迹和插补运动轨迹之间会存在着一些误差，从而造成理论曲面和实际加工曲面之间误差的产生。
在控制不严格的情况下，甚至会产生较大的复杂曲面数控加工误差，严重降低了数控加工的效率。
1 数控加工分析2 复杂曲面数控加工误差分析复杂曲面数控加工误差产生的原因主要包括加工刀具的几何误差、加工曲面和加工刀具间的几何运动误差、工艺系统的制造误差、热力变形误差以及编程计算误差等。
通常，复杂曲面数控加工误差可以分为刀轴摆动误差和直线逼近误差。
在复杂曲面数控加工的过程中，产生误差最大的部位是插补段的中点附近，此处的误差主要由最大转动误差与最大直线逼近误差构成。
转动误差指的是法向矢量转动误差，影响转动误差大小的因素主要有刀具半径、加工步长经过的曲面弧长、加工曲面的法曲率。
直线逼近误差主要受数控加工的复杂曲面形状的影响，而和加工刀具没有太大关联。
总而言之，刀具半径、走刀线路、走刀步长、被加工曲面的几何形状以及多轴联动机构的结构形式等，是影响复杂曲面数控加工误差的主要因素。
在复杂曲面数控加工中，补插段内的中点附近往往会产生最大的加工误差。
插补弦长直接决定着直线逼近误差，如果要降低直线逼近误差，就需要合理控制刀具进给速度和插补周期。
3 复杂曲面数控加工误差控制3.1 刀轴转动误差补偿如果复杂曲面数控加工过程中，加工表面沿着走刀方向是凸曲线的话，刀具切触点的运行轨迹就是凹曲线。
这种情况下会产生较大的加工误差，刀轴转动误差和直线逼近误差的和较大，若是采用刀具切触点偏置法，就能够在一定程度上补偿刀轴转动误差，进而降低总误差。
精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究进展
精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究进展多轴数控加工是现代工业中的标志性加工技术，在能源、动力、国防、运载工具、航空航天等高端制造领域的关键零部件加工中占据着主导地位。
随着中国在这些制造领域的不断拓展，涌现出一大批加工难度大、性能指标要求苛刻的精密复杂曲面零件，如大型航空运载工具的精密壳体、天线罩、航空发动机的机匣及叶片、整体叶轮和叶盘等，因其超常规的使役环境，常以导流、透波、抗疲劳特性以及气动特性等性能指标为主要制造要求。
为满足性能指标要求，此类零件的形状及结构日趋复杂，通常具有薄壁悬垂、极端大尺度比等特点，而且壁厚变化剧烈并且有着严格的控制要求，加工精度不断提高，其制造已由以往单纯的形位精度加工，跃升为形位与性能指标并重的高性能加工，给目前的复杂曲面数控加工技术带来了严峻的挑战。
数控加工是由模型曲面上的加工路径直接驱动，因而高效加工路径设计方法成为提高加工效率，保证零件表面成形精度的关键。
然而，传统路径规划方法却拘泥于单纯几何学层面的逐点路径设计和离散调整，从运动学及切削特性层面考虑加工路径拓扑几何形状的方法较少，无法兼顾曲面几何物理特性、难以实现路径的整体调控。
在复杂曲面的数控加工中，运动规划也非常重要，特别是在复杂零件的高速高精度加工中，适应性进给率定制技术是加工精度和加工效率保证的有效手段[4]。
目前，进给率定制局限于在前瞻预读框架下构建不同形式的弧长-时间及进给率-弧长映射的常规方法，尚未完全建立起轨迹内在几何特性与进给率运动特性间的联系，其定制过程通常需要多次反复，以求在多种约束许可范围内获得尽可能高的速度，并在提高加工效率的前提下保证加工精度。
数控加工既是一个零件的几何成形过程，也是一个复杂的动态物理切削过程，特别是随着高档数控机床切削速度不断提高，对数控加工技术的研究不能仅关注常规几何学层面的走刀路径设计和运动学层面的运动规划，必须转向实际的物理加工过程，解决大进给量、高转速所带来的刀具负载波动、变形、破损失效，特别是解决加工过程中由于切削力变化所引起的切削系统的不稳定等问题。
复杂曲面零件数控加工的关键问题——解读《复杂曲面零件五轴数控加工理论与技术》
1五轴数控加工简介复杂曲面零件作为数字化制造的主要研究对象之一，在航空、航天、能源和国防等领域中有着广泛的应用，其制造水平代表着一个国家制造业的核心竞争力。
复杂曲面零件往往具有形状和结构复杂、质量要求高等难点，是五轴数控加工的典型研究对象。
当前，复杂曲面零件主要包括轮盘类零件、航空结构件以及火箭贮箱壁板等，如图1所示。
轮盘类零件是发动机完成对气体的压缩和膨胀的关键部件，主要包括整体叶盘类零件和叶片类零件。
整体叶盘类零件的叶展长、叶片薄且扭曲度大，叶片间的通道深且窄，开敞性差，零件材料多为钛合金、高温合金等难加工材料，因此零件加工制造困难。
叶片是一种特殊的零件，数量多、形状复杂、要求高、加工难度大且故障多发，一图1复杂曲面零件直以来都是各发动机厂生产的关键。
航空整体结构件由整块大型毛坯直接加工而成，在刚度、抗疲劳强度以及各种失稳临界值等方面均比铆接结构胜出一筹，但由于其具有尺寸大、材料去除率大、结构复杂、刚性差等缺点，因此加工后会产生弯扭组合等加工变形。
随着新一代大型运载火箭设计要求的提高，为保证火箭的可靠性，并减轻结构质量，提高有效载荷，对火箭贮箱壁板网格壁厚精度和根部圆弧过渡尺寸都提出了更严格的要求。
五轴数控铣削加工具有高可达性、高效率和高精度等优势，是加工大型与异型复杂零件的重要手段。
五轴数控机床在3个平动轴的基础上增加了2个转动轴，不但可以使刀具相对于工件的位置任意可控，而且刀具轴线相对于工件的方向也在一定的范围内任意可控。
五轴数控加工的主要优势包括：①提高刀具可达性。
通过改变刀具方向可以提高刀具可达性，实现叶轮、叶片和螺旋桨等复杂曲面零件的数控加工。
②缩短刀具悬伸长度。
通过选择合理刀具方向可以在避开干涉的同时使用更短的刀具，提高铣削系统的刚度，改善数控加工中的动态特性，提高加工效率和加工质量。
③可用高效加工刀具。
通过调整刀轴方向能够更好地匹配刀具与工件曲面，增加有效切宽，实现零件的高效加工。
加工中心中球面加工的刀具路径优化
加工中心中球面加工的刀具路径优化随着我国的工业化进程的不断推进，我国的制造业有了突飞猛进的发展，特别在机械模具方面更如雨后春笋。
为此对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对产品不仅提出了精度和效率的要求，而且也对机床提出了通用性和灵活性的要求。
零件加工程序通常是按零件轮廓编制的，而数控机床在加工过程中的控制点是刀具中心，因此在数控加工前数控系统必须将零件轮廓变换成刀具中心的轨迹。
如此一来数控机床实际加工轮廓和理想轮廓就有很大的出入，因此我们必须对实际刀具路径作出分析提出具体优化方案。
实际加工中刀具轨迹的合理安排占据着重要地位，因为刀具路径的合理性直接关系到工件的精度、表面质量及性能。
标签：球面加工；刀具路径；宏程序；螺旋插补0 引言在实际生产加工中曲面的加工编程往往有自动编程和宏程序手工编程两种形式。
自动编程常常借助于CAD/CAM软件，由于CAD/CAM软件构造曲面的底层数学模型所限，也由于CAD/CAM软件对曲面生成刀具轨迹的逼近原理所限，在执行事实上真正的整圆或圆弧轨迹时，软件无法智能地判断，生成的程序并不是G02/GO3指令，而是G01逐点逼近形成的圆。
如此一来不但生成的程序指令占据庞大的空间使得机床反应迟钝，更重要的是由于直线逼近原理会使在造型期间的计算误差在加工过程中被放大进而影响工件精度及表面质量。
本文以典型外球面的曲面手工编程加工为例详细进行了加工分析，并以实践方式得以论证。
通过详细实践操作、详细分析最终得出加工路径的合理性对实际加工工件的性能及质量的影响，重要的是加工分析思路，由此可以更大程度影响以后实际加工，并且对于数控教学也有很大的指导意义。
1 外球面加工基本知识1.1 球面加工常用刀具的选择粗加工可以使用键槽铣刀或立铣刀，也可以使用球头铣刀。
精加工应使用球头铣刀。
图1-11.2 球面加工的走刀路线一般使用一系列水平面截球面所形成的同心圆来完成走刀。
加工中心精度参数
加工中心精度参数
加工中心是一种高精度数控机床，在现代制造业中应用广泛。
其精度参数是影响加工质量和效率的重要因素。
以下是加工中心的精度参数及其意义：
1. 重复定位精度：指加工中心在多次执行同一程序时，定位精度的偏差。
该参数影响加工的精度和一致性。
2. 加工精度：指加工中心在执行加工程序时，所能达到的最高精度。
该参数影响零件的尺寸精度和表面质量。
3. 轴向定位精度：指加工中心各轴在静止状态下的定位精度。
该参数直接影响切削定位精度和加工效率。
4. 表面粗糙度：指加工中心在执行加工程序时，所能达到的表面光洁度。
该参数影响加工后表面的质量和精度。
5. 精度稳定性：指加工中心在长时间运行过程中，精度参数的稳定性。
该参数影响加工的稳定性和一致性。
以上是加工中心的精度参数及其意义，不同应用场景和零件要求可以根据具体需求选取不同的加工中心。
- 1 -。
机床精度的检测及对加工的影响
机床精度的检测及对加工的影响机床的精度主要包括回转精度、导轨导向精度、坐标轴相互位置精度。
对于车磨类机床，机床的精度主要对尺寸精度有影响；对于镗铣类机床，机床精度主要影响位置和形位公差。
精度的检测内容主要包括几何精度、定位精度和切削精度。
一、机床精度的几何精度：（反映其几何形状误差）1、 X、Y、Z坐标轴的相互垂直度。
（在加工中影响工件的平行度与垂直度）具体的检测方法如图1所示：在机床工作台上置一标准方箱，通过旋转工作台用千分表将方箱其中一平面CDEF与X轴方向拉平，然后在方箱CDEF平面上压上千分表，然后移动机床的Y轴，此时千分表上从e点到f点上的读数之差值既是X轴和Y轴的垂直度误差；相同的方法在ABCD平面上压上千分表，然后移动Z轴，此时千分表从a点到b点的读数之差值即是X轴和Z轴的垂直度误差；同样通过旋转工作台，将CDEF平面与Y轴方向拉平，然后在ABCD平面上压一千分表移动Z轴，此时千分表上a点到b点的读数之差值即是Y轴和Z轴的垂直度误差。
2、工作台面的平行度。
（在加工中影响工件的平行度和直线度、平面度）具体的检测方法：（1）、X轴移动工作台面的平行度：在主轴上装一千分表，压在工作台上，通过移动X轴，此时千分表上的读数之差值即是X轴移动工作台面的平行度。
（2）、Z轴移动工作台面的平行度；同样的方法通过移动Z 轴，千分表上的读数之差即是Z轴移动工作台面的平行度。
3、各坐标轴的直线度。
（在加工中将影响到直线度、平面度和垂直度）具体检测方法：在工作台上置一标准方箱，如图1所示，在主轴上装一千分表，压在ABCD平面上，通过移动Y轴，此时千分表的读数差即是Y轴的直线度。
同样移动Z轴千分表上的读数差即是Z轴的直线度.同样将千分表压在CDEF平面上，移动X轴，千分表的读数差即是X轴的直线度。
４、回转工作台的精度，在加工过程中，它将影响到角向误差和同轴度与圆度。
具体的检测方法如图２所示：在其主轴上装上千分表,然后把千分表指针压至工作台面，通过旋转工作台，此时千分表上两次不同的读数之差即是工作台回转精度之误差。
加工中心定位精度
加工中心定位精
度
加工中心定位精度
加工中心是一种常见的工业设备，用于加工各种金属和非金属材料。
在现代制造业中，加工中心的定位精度对于产品质量和生产效率起着至关重要的作用。
下面将逐步介绍加工中心的定位精度。
首先，加工中心的定位精度受到机床结构和传动系统的影响。
机床结构的稳定性和刚性对于定位精度至关重要。
高刚性机床能够抵抗切削力和振动，从而减小加工误差。
传动系统的精度和反馈系统的准确性也会影响加工中心的定位精度。
其次，工件夹持系统的刚性和精度也对加工中心的定位精度产生影响。
夹具的刚性决定了工件在加工过程中的稳定性，而夹持力的大小和均匀性也会影响加工结果的精度。
因此，合理选择和调整夹具对于提高定位精度至关重要。
第三，刀具的选择和刀具刃口的磨损情况也会对加工中心的定位精度产生影响。
刀具的刚性和几何形状会影响加工中心的切削力和加工精度。
刀具的磨损和破损会导致加工误差增大，因此需要定期检查和更换刀具，以保持加工中心的定位精度。
最后，操作员的技术水平和操作规范也会对加工中心的定位精度产生重要影响。
操作员需要熟悉加工中心的操作流程和参数设置，合理选择刀具和固定工件，及时调整和更换刀具，以减小加工误差。
操作员的技术水平和经验对于提高加工中心的定位精度起着决定性作用。
综上所述，加工中心的定位精度受到多个因素的影响，包括机床结构和传动系统、工件夹持系统、刀具选择和磨损情况，以及操作员的技术水平和操作规范。
通过优化这些因素，可以提高加工中心的定位精度，从而提高产品质量和生产效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第8卷第10期 黒龙•养f子Vol.8 2017 年 5 月HEILONGJIANG SCIENCE May2017加工中心进给系统位置精度对复杂曲面加工刀具轨迹影响陈波i’2,李旭宇1，刘国刚3(1.长沙理工大学，长沙410114; 2.湖南工业职业技术学院，长沙410082;3.长沙市望城区职业中等专业学校，长沙410299)摘要：加工中心进给系统位置精度与被加工零件最终轮廓误差是衡量数控机床工作精度的重要指标。
根据数控机床两轴直线轮 廓、圆弧轮廓插补对加工中刀具轨迹的影响，通过各种调整方法对进给系统运动轨迹优化，以优化数控加工刀具轨迹，提高复杂曲 面制造精度及加工表面质量。
关键词：进给系统;位置精度；复杂曲面；刀具轨迹中图分类号：TG659 文献标志码：A 文章编号：1674 -8646(2017)10 -0036 -02Effect of position accuracy of machining center feeding systemon tool path of complex surface machiningCHEN Bo1'2,LI Xu-yu1,LIU Guo-gang3(1. Changsha University of Science and Technology,Changsha410114, China；2.Hunan Vocational and Technical College,Changsha410082, China；3.Vocational and Technical Secondary School of Wangcheng District,Changsha City,Changsha410299, China) Abstract ：The position accuracy of the feed center feed system and the final contour error of the machined parts are the important indexes to measure the precision of NC machine tools.According to the two-axis linear contour of the CNC machine and the influence of the circular contour interpolation on the tool trajectory in the machining,the trajectory of the feed system is optimized by various adjustment methods to optimize the tool path of the NC tool to improve the manufacturing precision and the surface quality.Key words：Feed system；Position accuracy；Complex surface；Tool path进给系统在安装及控制过程中受摩擦、反向间隙、刚性、伺服控制系统不匹配、热变形等误差因素影响，造成数控机床加工轨迹理论位置与实际位置不一致，从而形成跟踪误差。
数控机床各种误差源综合作用下 最终反映到被加工零件轮廓误差上，使得实际轮廓与 理论轮廓存在偏差，影响复杂曲面数控加工刀具轨迹。
1进给系统直线、圆弧插补轨迹误差分析1.1两轴联动直线插补轨迹误差图1在XY平面内进行直线插补，&和~分别在X轴和Y轴的跟随误差^为要求轨迹与实际轨迹之间的误差。
由于进给系统存在跟随误差，在某一时刻，指令位收稿日期:2017 -03 -11湖南省教育厅科学研究项目（项目批准号13C219):复杂曲面高效高精度加工关键技术研究作者简介:陈波（1983 -)，男，硕士，副教授；李旭宇（1967 -)，男，博士，副教授；刘国刚（1982 -)，男，本科，中学二级教师。
1//fb成丨//\e1图1跟随误差对直线加工的影响Fig. 1The effect of following error on linear machining置在P点，然而实际位置在P'点，则实际误差^为：s=ab=ac-be=E cosd-E xsind因此：vr•v l'V yEyy .V S V一vK VxK's-V yA K VX K v'^K~y<kV x-k V yV y(1)式中，&、〃y:x、Y轴的运动速度;〃:X轴、Y轴联动的合成速度，〃 =;A^:X轴增益[仏、的差 iK A K v=KVx-K Vy；Kv：r m^,K v=^K V x xK V y〇式1表明，当&时，A心=0,=0。
在直线36轨迹加工中，跟随误差不会引起轮廓的加工误差，刀具 的实际走刀位置在直线轮廓上，较指令位置会有一定 的滞后e 在参与插补的各轴不振荡的前提下，增益的 设定值应尽可能提高，而且一致。
1.2两轴联动圆弧插补轨迹误差1. 2. 1圆弧轨迹插补轨迹误差当两轴增益‘相同状态下，根据图2所示，可以 分析出跟随误差对圆弧加工的影响。
假设待加工的圆 弧为^2+5/2=7?2，进给速度〃为常数。
指令位置为/1， 实际位置为三角形A 4'0可近似认为是直角三角 形乂为切线与X 轴的夹角@AA’二狀七E1，R2 -R 2 =AA，:,v s m d ，2/ V .2A 铲Ky因A /?+/^2只，上式可写成：图2跟随误差对圆弧加工的影响Fig . 2 The effect of following error on circular machining从式2可以推算出圆的半径产生一定的误差，实 际轨迹仍然是圆。
随着圆弧铣削速度的提高，跟随误差加大，而使被铣削圆弧直径变小。
两轴增益相同 时，加工误差与进给速度的平方成正比，与加工工件的 半径和伺服系统的增益平方成反比，加工圆弧的半 径愈大，加工误差愈小。
增大系统增益-，减小走刀 速度F ，可以有效减小加工圆弧半径误差@1.2.2圆轨迹变成椭圆根据上面的分析，两轴增益-相同时，加工误差 小于增益-不相同的加工误差。
X 、Y 轴联动插补各 轴增益-必须一致，才能满足轮廓的加工精度。
在实 际应用中，连续切削轮廓控制系统中X 、Y 两轴的增益 ‘取值不同，会形成椭圆A 如图3所示，沿长轴45°或 135°方向分布形成椭圆，因此联动插补的两轴系统增 益值尽可以相等，在不影响系统稳定的情况下增益 值应相应的加大。
1.2.3圆错位由于进给系统的伺服电动机在进行换向移动时会图4所示。
可以通过调整机床的反向间隙和修改数控 系统参数进行补偿，也可以利用专用伺服优化软件进 行改善。
图3圆弧加工成椭圆Fig . 3 Arc was processed into an ellipse铣削零件的内、外轮廓拐角，进给轴瞬时启停或改变加工时的运动速度，在拐角处可能造成过切或者欠 程等象，伺服系统的动态特性就会影响加工轨迹跟 随精度。
通过增大系统增益Ky ，或者采用拐角减速指 令和暂停指令进行优化，有利于减小圆角误差。
2进给伺服系统加工刀具轨迹调整数控机床伺服系统跟随误差产生的原因主要有：一方面由于伺服系统的延迟引起;另一方面由于加/减速引起。
2. 1采用伺服HRV 3控制调整HRV 3电流周期62. 5 p e c ，改进数字伺服电流环 的特性，减少电流环的控制延迟，提高伺服电机的速度 控制特性，满足机床加工时的动态响应@2.2伺服系统共振误差调整根据数控机床的切削速度高低，分为低频振动、中频 振动、高频振动。
为了提高复杂曲面表面加工质量，现代 数控加工一般采用高速切削，需要对高频振动抑制。
2.3先行前馈控制调整受伺服系统响应延迟的影响，机床运动的实际位 置与指令位置存在偏差，需要对位置前馈、速度前馈进 行位置时滞、速度回路补偿，如图5所示Q前馈速度前馈将CNC送出的位置指令变换成速度指令，将速度指令的变化率（加速度）变换成进行速度指令补偿，以减小位置偏差、转矩指令，进行转矩指令补偿，以提高形状误差。
速度环的响应性。
图5先行前馈控制造成机床移动的滞后，传动链之间存在反向间隙和摩 5 Prior feedforwaKl control擦，在圆弧切削时象限处会形成突起或过切等现象，如（下转第40页)37(C)图3 〃= 60 m/s流速下锥形空化器分别在60°、90°、120° (a，b，c)锥角下的水蒸气体积分数分布Fig.3 Cone angle of the water vapor volume fraction distributionof the cone- shaped cavitator at60° , 90° ,120° (a,b,c)underflow rate at w= 60 m/s 3结语为了阐释锥形空化器锥角大小对空化性能的影 响，本文在60 m/s的流速下，对绕流锥角为60°、90°、120°钝体空化器的压力场及水蒸气体积分数场进行分析。
计算结果表明：随着锥角的增加，钝体后的流场压 力增加，但空化区域呈现先增加，后减小的趋势。
空泡 在90°左右具有极大值。
此外，锥角对空化性能的影 响主要体现在绕流后压力场的变化。
存在一个最佳锥 角，在此锥角下，空泡体积最大。
参考文献：[1]黄继汤.空化与空蚀的原理及应用[M].北京：清华大学出版社，1991.[2]陈利军，吴纯德，张捷鑫.水力空化技术在饮用水消毒中的应用[J].水处理技术，2007,33(03) : 45 -48.[3]张晓东，李志义，等.水力空化对化7反应的强化效应[J].化7工程，2005,（56) : 262 -265.[4]尤国荣.环隙型水力空化器对过程强化性能的研究[D].大连:大连理工大学，2010.(上接第37页）根据伺服电动机、驱动器和负载惯量推算出已知 误差，利用数字伺服的位置前馈控制算法，提前补偿一 个控制回路，以减少位置环控制的滞后。
前馈控制能 够有效减少伺服系统稳态跟踪误差。
前馈控制方框 图，如图6所示#图6前馈控制方框图Fig.6 Feedforward control block diagram图6前馈系统控制框图中增加的前馈控制项a，使前馈控制系统的位置误差乘了一个系数（1 - a)，来 减少位置环滞后的影响。