对FIDIA五轴立式加工中心后处理的定制过程进行研究,并利用虚拟仿真技术对后处理的正确性进行验证。通过NX软件的后处理构造器定制了适用于FIDIA C1系统的后处理。为了验证后处理的正确性,在NX中建立简化的机床几何模型,将机床各部件以STL格式文件导出至VERICUT软件中,在VERICUT中进行相应的配置,完成虚拟仿真环境的构建;以鼠标模型作为加工对象,在NX加工模块中创建刀具轨迹,通过定制好的后处理将刀轨源文件转换为机床能够识别的NC代码,在虚拟仿真环境中进行模拟加工,验证无误后传输至机床进行零件的实际加工。结果表明:虚拟仿真技术可以有效避免由于后处理定制不当而导致的机床碰撞,确保机床安全、高效地运行。

针对多轴机床随位动态特性难以高效求解的问题,提出一种快速有限元建模方法。该方法先根据结合部建模方案对机床进行子结构划分与前处理,再用弹簧-阻尼单元表征子结构间结合部的连接特性,最后通过局部坐标变换调节各子结构在机床中的位置与姿态,从而完成整机的参数化有限元建模。运用所提方法,建立了某型五轴动梁龙门立式车铣复合机床的参数化有限元模型。该模型仅需单次有限元前处理,即可快速预估机床工作全域内不同位姿下的结构动态特性。预估了该机床前5阶固有频率以及0~150 Hz频带内刀尖点频响函数在工作全域内的分布规律,为机床结构动力修改与加工参数优选提供了力学依据。

数控机床在实际生产中,各轴伺服参数调整不好将影响机床的加工精度。为提高多轴联动中各轴伺服参数的匹配性,推导三轴数控机床加工轮廓误差的计算方法,分析三轴数控机床各轴进给系统伺服参数对轮廓误差的影响,提出2个进给轴之间伺服参数匹配方法。以人字齿的加工为例,对比了参数优化前后的实际加工轨迹,参数优化后人字齿的轮廓误差由优化前的300μm减小到100μm,各轴伺服参数匹配能够有效提高数控机床的加工精度。

在数控加工后处理过程中，为提高刀位文件与加工代码间相互转化的正确性，提出了多轴机床通用运动学建模方法。将机床视为特殊的串联型机构。根据各运动部件的依附关系，计算各部件的矩阵符号系数，采用齐次坐标变换的方法，建立多轴机床运动学形状函数。定义了求解运动学方程的边界条件，并提出了求解方法。运动学方程的解可应用于后处理。以摆头转台XYZ-BC式五轴机床为例，利用所提出的建模方法建立了运动学方程。并将用于加工某精锻叶片进气缘处的刀位文件转换成了加工代码，在VERICUT仿真平台上虚拟仿真／JOT，仿真结果验证了多轴机床通用运动学建模方法的正确性。通用运动学建模方法适用于各类机床。引入边界条件的求解方法可提高求解复杂结构机床运动学方程的准确性。