在五轴线性插补过程中,平动轴和旋转轴的联动会使刀触点产生非线性误差,同时采用微小直线拟合工件轮廓时会存在轮廓误差。为了降低综合非线性误差(非线性误差和轮廓误差),提出一种刀触点轨迹误差补偿与修复方法。以选定的2段加工数据作为加工的起点和终点,求出插补过程中的理想刀心点和实际刀触点,通过计算得到实际刀触点到理想刀触点轨迹线段的距离和垂直单位矢量,利用起始/终止刀轴矢量和理想刀触点轨迹矢量计算得到轮廓误差的补偿方向,通过弓高误差计算近似轮廓误差,对刀心点进行综合修复,从而实现对轨迹误差的修复和补偿。应用MATLAB仿真可得补偿修复后的轮廓误差降低了74%,刀触点轨迹非线性误差降低到了1.8μm以下;实际加工时,补偿和纠正后的最大表面粗糙度为1.240μm,相比补偿和纠正前(6.667μm)的降幅为81.4%,验证了所提方法的有效...

针对数控凸轮磨削机床在加工过程中存在的周期性、重复性轮廓误差和不易建模等问题,提出一种基于数据驱动的轮廓误差补偿策略。在数控凸轮磨削机床的单轴伺服跟踪系统中加入无模型自适应迭代学习控制,该方法沿迭代轴引入伪偏导数,将复杂的非线性系统动态线性化处理。针对两轴之间由于伺服跟踪误差不同导致的滞后量不同,利用交叉耦合迭代学习控制,将补偿量按照交叉耦合系数反馈到单轴伺服控制系统中,实现对凸轮磨削轮廓误差的补偿。最后通过仿真实验验证了提出的轮廓误差补偿策略可以有效减小凸轮的轮廓误差,提高了数控凸轮磨削机床的加工精度。

针对机器人加工复杂曲面零件,提出一种面向加工轮廓误差的控制策略。通过向量的形式定义了机器人加工任务的轮廓误差,结合双向搜索、斐波那契搜索和球面线性插补算法,对机器人轮廓误差进行了估计;在此基础上通过将加权轮廓误差分量补偿到机器人任务空间的速度指令中,设计了机器人加工任务的轮廓控制策略。实验结果表明对于位置和姿态轮廓误差,估计值与真实值的差异非常小,且与单纯的跟踪控制相比,位置和方向轮廓平均误差大约降低了30%,验证了所提加工轮廓误差控制策略的有效性。

成都飞机工业集团提出的S试件是针对五轴数控加工中心的动态加工精度而设计标准试件,并且该试件在机床的验收工作中取得了良好效果,但S试件的各项误差与机床各单项性能指标对应的映射关系尚无法精确建立,为研究机床各轴刚度特性对S试件轮廓误差的影响,文中建立了机床各轴的动力学模型,并基于多体空间理论建立了五轴机床的运动学模型,结合仿真加工的G代码和机床原始误差得到了S试件的轮廓误差模型,通过实际加工验证了模型的正确性,并在此基础上研究了各轴刚度对S试件轮廓误差的影响,为优化机床刚度性能提供了理论基础。

针对两轴伺服系统轮廓误差控制问题,提出一种基于模糊滑模的交叉耦合轮廓误差控制方法。设计了单轴模糊滑模跟踪控制器,用于消除干扰作用。将模糊控制器用于自适应调节滑模控制器切换增益,减小滑模控制的抖振现象。采用交叉耦合控制算法进行两轴间的协调控制,解决轴间参数不匹配的问题,保证轮廓控制精度。仿真结果表明:该方法能有效提高跟踪精度和轮廓精度。

介绍五轴机床最佳进给率和高性能精密控制算法加工方式,并进行实验验证。通过引入进给率调度算法,以最大限度地减少五轴弯曲刀具路径的循环加工时间。在寻找沿刀具路径的最佳进给时,考虑了五轴驱动器的速度、加速度和加加速度限制,以确保伺服驱动器以最小的跟踪误差平稳和线性运行。为设计一个精确的轮廓控制器,开发分析模型来估计五轴加工实时过程中的轮廓误差,通过考虑刀尖与参考路径的法向偏差和刀轴方向与参考方向轨迹的法向偏差来定

针对进给伺服系统传统控制方法产生的各轴特性不匹配、控制精度不佳、抗扰动能力不足等问题,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)和迭代学习交叉耦合控制(ILCCC)的轮廓跟踪控制算法。对于空间任意轮廓曲线,所提算法在三轴联动条件下,通过不断的迭代学习过程,优化分配给各轴的轮廓误差补偿量,加快伺服轴动态响应的同时,有效抑制伺服系统的轮廓误差。在仿真平台下建立控制器数学模型,对空间直线和空间螺旋线轨迹进行了三维跟踪验证。研究结果表明:与

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。

为克服机械惯性、负载扰动以及复杂的轮廓误差模型等因素对三轴直角坐标机器人末端执行器位姿精度的影响,设计了一种迭代滑模交叉耦合控制器。其中：滑模速度控制器用以抑制非周期干扰;迭代学习位置控制器用以减小跟踪误差;轴间变增益交叉耦合控制器用以消除轮廓误差。通过仿真验证了上述复合控制器的性能。结果表明,所设计的迭代滑模交叉耦合控制器具有较高的轮廓精度和较强的鲁棒性。

为提高多轴联动实验平台的执行轨迹轮廓误差精度，提出一种基于遗传算法的交叉耦合控制器优化设计方法。首先建立单轴跟踪误差与轨迹轮廓误差的数学模型，并确定优化目标函数；其次，采用有限冲击响应的交叉耦合控制器结构，并确定优化变量和约束条件；最后通过遗传算法对优化问题进行求解，确定最优交叉耦合控制器参数。通过仿真分析研究此方法的可行性和有效性，仿真结果表明所提方法能够在不占用数控系统插补周期的基础上，有效提高单轴跟踪误差和执行轨迹的轮廓误差，为提高数控加工零件表面质量提出有效解决方案。