[发明专利]一种提升五轴数控机床加工精度的工艺方法

说明书

本发明公开了一种提升五轴数控机床加工精度的工艺方法，包括偏差计算、点云镜像计算和理论曲面调整这几个步骤。本发明的优点：考虑到多种误差源对零件加工精度的影响，本发明提出了一种提升复杂曲面五轴加工精度的工艺方法，不仅及时修正了精加工刀具路径，有效的降低了复杂曲面零件加工的报废率，而且提高了五轴数控机床的制造加工精度。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，具体涉及一种提升五轴数控机床加工精度的工艺方法。

背景技术

零件数控加工过程中，零件的加工质量受到众多误差源的影响，如刀具误差、工件定位误差、机床几何误差等。多种误差源的作用使得零件加工完成后的结构尺寸与理论模型不能保证完全一致，存在一定的几何尺寸误差，尤其对于曲率变化较大的复杂曲面类零件，零件加工完成后的尺寸误差会进一步的加大。五轴联动数控机床作为复杂曲面类零件加工最为常用的一种工具，即在零件五轴数控加工过程中，通过对刀具位置的不断调整，保证刀具与零件处于最优的加工状态并抑制了干涉现象的发生，使复杂曲面类零件加工质量的提升得到了保障。另外，由于在线检测技术能够消除零件装夹过程中的重复定位误差等问题，有效的保证了零件评测数据的可靠性及可操作性。因此以零件五轴数控机床在线检测数据作为基础，提出一种提升复杂曲面五轴加工精度的工艺方法，对零件加工质量的保障具有重要的意义。

(1)Cho和Seo等人利用人工智能神经网络算法，对在线检测数据进行训练，从而实现零件加工质量的提升。(参见Cho M W,Seo T I.Machining error compensation usingradial basis function network based on CAD/CAM/CAI integrationconcept.International Journal of Production Research,2002,40(9):2159～2174)。

(2)Chen和Gao等人根据空间统计学原理，对在线检测数据进行分析，将加工中的误差源分解为系统和随机两类，并以此为依据，指导后续零件加工。(参见Chen Y,Gao J,Deng H,et al.Spatial statistical analysis and compensation of machiningerrors for complex surfaces.Precision Engineering,2013,1(1):203～212.)。

(3)Bi和Huang等人重点分析了机床误差对零件加工精度的影响，并使用在线检测的方法，实现了对所建立的五轴数控机床转轴误差预测模型参数的识别，给出了利用该模型降低零件加工误差的具体方案。(参见Bi Q,Huang N,Sun C,et al.Identification andCompensation of Geometric Errors of Rotary Axes on Five-axis Machine by On-machine Measurement.International Journal of Machine Tools and Manufacture,2014,89:182～191)。

文献(1)(2)中所提出的加工方法主要还是以三轴数控机床为研究对象，而对于五轴数控机床加工并不适用。

文献(3)中所建立的数学模型，只考虑了机床运动过程中的几何误差，且仅限于对单一误差源的作用，但对五轴数控机床多误差源的综合考量并未涉及。

发明内容

本发明为了解决上述的各种问题，提供了一种应对多种误差源对加工型面精度影响的提升五轴数控机床加工精度的工艺方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种提升五轴数控机床加工精度的工艺方法，包括以下步骤：

A、偏差计算:利用理论曲面轮廓信息数据，对曲面进行采样点规划，应用在线检测技术，获得采样点坐标；实际加工轮廓的采样点云通过沿法线方向接触零件表面获得，采样点对于理论曲面的位置偏差可表示为：