五軸加工中心綜合幾何精度的零部件公差設計

五軸加工中心綜合幾何精度的零部件公差設計

五軸加工中心運動副較多，運動鏈比較長，整體剛度和精度都容易受到影響。隨著用戶對零件質量和精度的要求越來嚴格，如何保證五軸加工中心綜合幾何精度，從而確保零件加工精度的研究逐漸成為焦點。對五軸加工中心進行綜合誤差補償時，就需要對加工中心沿各軸運動方向的誤差進行測量，這在加工中心實際誤差補償中較為困難。由于公差是用來限制誤差的，而加工中心綜合幾何誤差是根據各個運動副疊加其各項隨機幾何誤差求解得來。因此可以通過給定各運動副零部件幾何公差項來覆蓋各軸方向的幾何誤差項，建立五軸加工中心幾何公差分析模型；結合五軸加工中心綜合幾何誤差的隨機性，采用蒙特卡羅模擬法進行三維誤差仿真分析，使得五軸加工中心綜合幾何精度設計最終落到具體組成運動副的各零部件的幾何公差上；同時利用影響五軸加工中心綜合幾何精度的貢獻因子，也可為后續五軸加工中心綜合誤差補償方向提供有利依據。

1五軸加工中心綜合幾何精度設計1.1加工中心幾何誤差項

對于五軸加工中心來說，分別有沿X、Y、Z方向平行移動的三個軸，每個軸在變動時都會產生沿X、Y、Z方向的三項線位移誤差，繞X、Y、Z方向的三項角位移誤差；還有兩個旋轉軸AB或（BC、AC)在沿X、

Y、Z方向的三項線位移誤差和繞X、Y、Z方向的三項角位移誤差；另外，三個直線運動軸之間還會產生三項垂直度誤差，這三項垂直度誤差不隨加工中心運動體的運動而變化，五軸加工中心一共有33項幾何方向的誤差。

以平移軸為例，加工中心工作臺沿著導軌運動時存在著六項誤差.一一三個位移誤差和三個角度誤差。以X軸平移運動為例。沿X軸方向運動過程中，存在三個平移誤差S_x(X)、S_y(X)、S_z(X)和三個角度誤差_ex(X)、_Sy(.X)、_Sz(X)。S代表位移誤差，S代表角度誤差，括號內的字母代表運動方向，下標的字母代表誤差方向。類似，沿Y軸方向平移的誤差為：S_X (Y)、S_y (Y)、S_z(Y)、_Sx

(^Y) 、e_y(Y)、f；_z(Y)。沿 Z 軸方向平移的誤差為：8_x(Z)、8_y(Z)、8_z

(Z) 、s_x(Z)、e_y(Z)、e_z(Z)。

1.2運動副零部件幾何公差項控制

假設M是工作合上的一點，那么由于直線度誤差和角度誤限制在某一限內波動，且不超過該限。這與尺寸公差中輪廊度誤差的概念相似，如圖3所示。

根據上面分析，滑塊在沿X軸方向運動時，由于導軌直線度誤差和角度誤差的存在，使得工作臺在XY平面和YZ平面內的_定范圍內的移動扭擺現象。因此針對平面導軌，則可以轉化成接觸面的面輪廊度及垂直度。給定接觸底面的平面度可覆蓋8_y(X)、s_x(X：^P e_z(X),兩接觸側面的垂直度可覆蓋S_Z(X)和s_y(X);針對于圓柱導軌，則可以轉化成圓柱導軌的直線度及側面垂直度。給定圓柱導軌軸線的位置度可覆蓋S_z(X)、s_x(X：^n s_y(X),側面垂直度可覆蓋8_y(X)、e“X);S_x(X)則由加工中心沿X軸方向的伺服電機精度限制。其中面輪廓度和垂直度初始值如下：

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結束語：

實現了基于五軸加工中心綜合幾何精度要求的三維公差設計驗證，通過貢獻因子合理修改相應的零部件公差值，使加工中心綜合幾何精度的保證落實到具體組成運動副的每個零部件公差上?？衫秘暙I因子可為后續加工中心綜合誤差補償方向提供有利依據。

標簽：加工中心五軸加工中心

分類：加工中心

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