數(shù)控加工復(fù)雜曲面誤差分析

1、數(shù)控加工復(fù)雜曲面誤差分析 摘要：數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，對于復(fù)雜的曲面加而言，盡管是非常精密的一種加工手段，但其中會存在一些因素對其加工精準(zhǔn)產(chǎn)生影響，從而產(chǎn)生誤差。所以，本文針對數(shù)控加工的復(fù)雜曲面誤差做出了如下分析和探究。 關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；復(fù)雜曲面；誤差 在各行各業(yè)當(dāng)中對復(fù)雜曲面有著廣泛的應(yīng)用，如汽車行業(yè)以及航天行業(yè)中。因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的快速提升，面對更加復(fù)雜的曲面精度以及復(fù)雜的零件形狀，其質(zhì)量要求更加嚴(yán)格，這便需要當(dāng)前的數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行更多的創(chuàng)新和提升，以便確保生產(chǎn)出來的曲面零件的精度和質(zhì)量與生產(chǎn)的要求相符合。其中，在實(shí)施數(shù)控加工的過程中，會因?yàn)檎`差問題影響復(fù)雜曲面零件的精準(zhǔn)度，所以要對數(shù)控加工誤

2、差進(jìn)行嚴(yán)格控制，應(yīng)用相應(yīng)的手段使復(fù)雜的曲面零件誤差有所降低，以便使加工的效率得到提升。 一、復(fù)雜全面數(shù)控加工的現(xiàn)狀 通常情況下，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，對于復(fù)雜的曲面加工來說，盡管是非常精密的一種加工手段，但其中會存在一些因素對其加工精準(zhǔn)產(chǎn)生影響，從而產(chǎn)生誤差。例如：應(yīng)用的道具材料、曲面模型以及加工方法等。在具體操作的過程中，刀具的應(yīng)用理論運(yùn)行軌跡與補(bǔ)插軌跡之間會產(chǎn)生一定的誤差，如果不對其進(jìn)行嚴(yán)格控制，會產(chǎn)生更大的加工誤差，降低工作效率。當(dāng)前，五坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控加工高技術(shù)以及三坐標(biāo)數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，盡管起到的作用非常重要，但是也有一些不可避免的影響因素1。當(dāng)前，在數(shù)控加工當(dāng)中，主要應(yīng)用的刀具

3、包括球形刀、端銑刀以及環(huán)形刀等，因?yàn)榍蛐蔚懂?dāng)中的任意點(diǎn)與曲面進(jìn)行接觸之后產(chǎn)生的效果都是相同的，因?yàn)槎嗍褂们蛐蔚毒邔η鎸?shí)施加工，并且在三軸聯(lián)動數(shù)控加工以及五軸聯(lián)動數(shù)控加工中非常適用，但是在五軸聯(lián)動加工中，只有環(huán)形刀具比較適用。數(shù)控機(jī)床盡管非常精密，但依然會存在很多影響因素，所以對其誤差進(jìn)行控制分析，是將加工效率進(jìn)行提升的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。 二、復(fù)雜曲面數(shù)控加工誤差分析 復(fù)雜曲面數(shù)控加工產(chǎn)生誤差的主要因素便是加工刀具的幾何誤差、加工曲面以及加工刀具之間產(chǎn)生的幾何運(yùn)動誤差、工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的制造誤差等，一般情況下復(fù)雜曲面數(shù)控加工誤差包括：刀軸擺動產(chǎn)生的誤差，直線逼近產(chǎn)生的誤差。在具體加工的過程當(dāng)中，出現(xiàn)誤差

4、最多的部分便是插補(bǔ)斷的中心四周，是因?yàn)樽畲筠D(zhuǎn)動誤差以及最大直線逼近誤差共同構(gòu)成的。轉(zhuǎn)動的誤差便是法向矢量轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的誤差，具體來說便是法向矢量在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的誤差，對傳動誤差大小產(chǎn)生的影響因素是刀具的半徑加工補(bǔ)償，經(jīng)過的曲面弧長、加工曲面的法曲率。直線逼近誤差會受到數(shù)控加工復(fù)雜曲面形狀的一些影響，但是加工刀具并不會產(chǎn)生很大的影響。總之，刀具半徑、走刀線路、步長、被加工曲面幾何的具體形狀的都會對加工產(chǎn)生相應(yīng)的誤差。復(fù)雜曲面數(shù)控加工當(dāng)中，插補(bǔ)弦長會對直線逼近誤差產(chǎn)生直接的影響，如果需要將直線逼近誤差進(jìn)行降低，便需要對刀具的進(jìn)給速度和插補(bǔ)周期進(jìn)行合理控制2。 三、復(fù)雜曲面數(shù)控加工誤差控制 （一）刀

5、軸轉(zhuǎn)動誤差補(bǔ)償。在復(fù)雜曲面數(shù)控具體加工當(dāng)中，加工表面如果沿著走刀方向?yàn)橥骨€，那么切觸點(diǎn)的運(yùn)行軌跡便屬于凹曲線。在這樣的情況下，產(chǎn)生的加工誤差會比較大，刀軸轉(zhuǎn)動誤差以及直線逼近誤差之間的和也會比較大。如果用刀具切觸點(diǎn)篇置法可在某種程度上，對刀軸轉(zhuǎn)動誤差進(jìn)行補(bǔ)償，使得總誤差有所降低。沿著加工表面外法向矢量方向，將刀具切觸點(diǎn)A進(jìn)行移動，移動到A，成為全新的切觸點(diǎn)，可以使復(fù)雜曲面數(shù)控加工誤差的分布有所改變，使得加工誤差得到補(bǔ)償3。如果復(fù)雜曲面數(shù)控加工當(dāng)中的表面沿著走刀方向，為凹曲線，直線逼近差1超過刀軸轉(zhuǎn)動誤差n，便不會有任何超差產(chǎn)生。所以，不需要實(shí)施加工誤差補(bǔ)償，刀軸轉(zhuǎn)動誤差補(bǔ)償要結(jié)合具體的情況，

6、采用合理的方式實(shí)施控制。（二）直線逼近誤差控制。在復(fù)雜曲面的數(shù)控加工當(dāng)中，會發(fā)生直線向曲面逼近的情況，針對這種情況的產(chǎn)生，會出現(xiàn)直線逼近誤差1，具體來說便是插補(bǔ)運(yùn)行會導(dǎo)致直線逼近誤差1，一般情況下，只能將直線逼近誤差進(jìn)行降低，或者對其進(jìn)行有效控制，并不能對其完全消除。控制直線逼近誤差的有效方式包括控制插補(bǔ)弦長、插補(bǔ)周期控制和控制刀具的進(jìn)給速度。其一，插補(bǔ)弦長控制。在數(shù)控加工的過程中，如果加工曲面沒有任何的變化，插補(bǔ)斷內(nèi)進(jìn)給方向的法曲率屬于定值，這時(shí)對直線逼近誤差因素產(chǎn)生影響的為插補(bǔ)弦長，并且直線逼近誤差以及插補(bǔ)弦長的平方為正比，所以對插補(bǔ)弦長進(jìn)行減少，能夠在某種程度上使數(shù)控加工當(dāng)中的直線逼近誤

7、差有所降低。如果1，那么。因此在復(fù)雜曲面的數(shù)控加工當(dāng)中，插補(bǔ)弦長需要被嚴(yán)格控制，使其相應(yīng)的范圍當(dāng)中，才能對加工的精度給予保障。所以合理將插補(bǔ)弦長進(jìn)行縮短，是使直線逼近誤差降低的有效措施，可以使數(shù)控加工的精準(zhǔn)程度有所提升。但需要注意的是不可以對其進(jìn)行無限縮短。在加工當(dāng)中，數(shù)控系數(shù)的插補(bǔ)弦長周期與刀具的進(jìn)給速度，對插補(bǔ)弦長大小起到了決定性作用4。其次，插補(bǔ)周期與進(jìn)給速度，在曲面數(shù)控具體加工當(dāng)中，數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給速度與插補(bǔ)周期會對插補(bǔ)弦長會造成直接影響，通常情況下，數(shù)控技術(shù)可對插補(bǔ)周期進(jìn)行設(shè)定，工作人員對進(jìn)給速度進(jìn)行確定。在進(jìn)給速度沒有任何變化的情況下，進(jìn)行插補(bǔ)的周期越小，便會有越小的插補(bǔ)弦長。所以，直

8、線逼近誤差也就越小。與其相類似，在插補(bǔ)沒有任何變化的情況下，比較小的進(jìn)給速度，會產(chǎn)生比較小的插補(bǔ)弦長，所以直線逼近誤差也就越小。對于較小的插補(bǔ)周期數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，在數(shù)控加工過程中，要使刀具的進(jìn)給速度盡量降低，可以使復(fù)雜曲面數(shù)控加工的誤差得到降低。 四、結(jié)束語 總之，在復(fù)雜曲面數(shù)控加工當(dāng)中，難免會產(chǎn)生一些誤差，其重要應(yīng)用合理的方式以及措施，對這些誤差進(jìn)行控制，以便使誤差更小，保障數(shù)控加工的質(zhì)量。 參考文獻(xiàn) 1蔡耀安.復(fù)雜曲面多軸數(shù)控加工非線性誤差理論分析及控制J.山東工業(yè)技術(shù),2019(03):40. 2王曉宏.基于復(fù)雜曲面的數(shù)控加工刀具軌跡設(shè)計(jì)J.自動化與儀器儀表,2018(10):131-134+138. 3潘煌璋,吳嘉炎.關(guān)于數(shù)控加工的復(fù)雜曲面誤差研究J.科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,201