《五轴数控加工中旋转轴运动引起的非线性误差分析及控制》.pdf

第 48 卷第 3 期 机 械 工 程 学 报 Vol.48 No. 3 2012 年 2 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Feb. 2012 DOI ：10.3901/JME.2012.03.140 五轴数控加工中旋转轴运动引起的 * 非线性误差分析及控制 1 1 2 1 杨旭静 周元生 陈泽忠 王伏林 (1. 湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点试验室 长沙 410082; 2. 康卡迪亚大学机械及工业工程系 蒙特利尔 H3G1M8 加拿大) 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。 关键词：五轴 数控加工 旋转轴 非线性误差 误差分析 中图分类号：TG502 Analysis and Control of Tool Path Interpolation Error in Rotary Axes Motions of Five-axis CNC Milling YANG Xujing1 ZHOU Yuansheng1 CHEN Zezhong 2 WANG Fulin1 (1. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body, Hunan University, Changsha 410082; 2. Department of Mechanical and Industrial Engineering, Concordia University, Montreal H3G1M8, Canada) Abstract ：In five-axis computer numerical control (CNC) machining, the interpolation modes for rotary axes motions are different between tool path planning stage which interpolates with geometry of parts and real machining stage which interpolates with the configuration of machine tools. A tool path interpolation error in the rotary axes motions of real five-axis CNC machining is analyzed In the plane orthogonal to the tool path direction, the erro