五轴铣削加工精度预测系统开发研究

中国机械工程 ›› 2014, Vol. 25 ›› Issue (5): 647-651.

五轴铣削加工精度预测系统开发研究

彭炼1;丁国富1;朱绍维1;彭雨2;马术文1

1.西南交通大学，成都，610031
2.中航工业成都飞机工业（集团）有限责任公司，成都，610091

出版日期:2014-03-10 发布日期:2014-03-21
基金资助:
国家科技重大专项(2010ZX04015-011)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(SWJTU11CX144)；四川省应用基础研究基金资助项目(2012JY0092)

Research on Machining Precision Prediction System for Five-axis Milling

Peng Lian1;Ding Guofu1;Zhu Shaowei1;Peng Yu2;Ma Shuwen1

1.Southwest Jiaotong University,Chengdu,610031
2.AVIC Chengdu Aircraft Ind. (Group) Ltd.,Chengdu,610091

Online:2014-03-10 Published:2014-03-21
Supported by:
National Science and Technology Major Project ( No. 2010ZX04015-011);Fundamental Research Funds for the Central Universities( No.SWJTU11CX144)

摘要/Abstract

摘要：

五轴联动数控加工运动复杂，影响零件加工精度的误差因素很多，针对目前五轴加工误差模型比较单一，还没有将多个误差因素综合考虑起来进行分析及预测的现状，提出了基于多体系统理论建立工艺系统综合误差模型的统一方法，详细研究了工艺系统综合误差模型的计算机映射方式，基于VS2010与OpenGL开发了具有可视化交互界面的五轴铣削加工精度预测系统，可在加工前对零件的加工精度进行预测。实际切削加工试验证实了该系统对零件加工精度预测的准确性和有效性，表明基于多体系统理论的精度预测方法是可行的。

关键词: 多体系统, 五轴铣削, 加工精度, 精度预测

Abstract:

Machining process is complicated for five-axis CNC machine, and the machining precision is influenced by many factors. In view of the machining precision prediction method was single for five-axis CNC milling, this paper proposed a view point of several main error combined integrated forecasting, and the computer mapping way was researched in detail; Based on MBS and homogenous transformation matrix (HTM), an error synthesis model was established; then, a prototype system was developed based on VS2010 and OpenGL to predict and display the machining errors intuitively before machining. Finally, a cutting test confirmed that the proposed method is effective and feasible.

Key words: multi-body system(MBS), five-axis milling, machining precision, precision prediction

中图分类号:

TH161
TP202

彭炼, 丁国富, 朱绍维, 彭雨, 马术文. 五轴铣削加工精度预测系统开发研究[J]. 中国机械工程, 2014, 25(5): 647-651.

Peng Lian, Ding Guofu, Zhu Shaowei, Peng Yu, Ma Shuwen. Research on Machining Precision Prediction System for Five-axis Milling[J]. China Mechanical Engineering, 2014, 25(5): 647-651.

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参考文献

[1]Hsu Y Y, Wang S S. A New Compensation Method for Geometry Errors of Five-axis Machine Tools[J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture,2007,47:352-360.
[2]张志飞，刘又午，刘丽冰，等. 基于多体理论的五坐标数控机床的热误差建模[J].河北工业大学学报，2000，29(5)：23-28.
Zhang Zhifei, Liu Youwu, Liu Libing, et al. Thermal Error Modeling for Five-axis NC Machine Based on Multi-body System Theory[J]. Journal of Hebei University of Technology, 2000, 29(5): 23-28.
[3]刘又午.多体动力学的休斯敦方法及其发展[J].中国机械工程，2000，11(6)：601-608.
Liu Youwu. Development of Huston’s Method on Multibody Dynamics[J]. China Mechanical Engineering, 2000, 11(6): 601-608.
[4]万小金. 工件-夹具-刀具系统的几何误差分析与预测研究[D]. 武汉：华中科技大学，2010.
[5]康永刚，王仲奇，姜澄宇. 一种快速有效的薄壁件加工表面误差预测算法[J]. 航空学报，2007，28(5)：1262-1267.
Kang Yonggang, Wang Zhongqi, Jiang Chengyu. An Efficient Algorithm for Calculations of Surface Errors in Peripheral Milling[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2007,28(5): 1262-1267.
[6]粟时平. 多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D].长沙：国防科技大学，2002.
[7]Wang K C, Tseng P C, Lin K M. Thermal Error Modeling of a Machining Center Using Grey System Theory and Adaptive Network-based Fuzzy Inference System[J]. JSME International Journal,2006, 49:1179-1187.
[8]卢碧红，王启义，施志辉,等. 数控车床加工精度预测系统研究[J]. 组合机床与自动化加工技术，2001(5)：7-12.
Lu Bihong, Wang Qiyi, Shi Zhihui, et al. Study on the Precision Prediction System for NC Lathe[J] . Machine Building & Automation, 2001(5):7-12.
[9]Suneel T S, Pande S S, Date P P. A Technical Note on Integrated Product Quality Model Using Artificial Neural Networks[J]. Journal of Materials Processing Technology,2002,121:77-86.
[10]Tien T L. A Research on the Prediction of Machining Precision by the Deterministic Grey Dynamic Model DGDM(1, 1, 1)[J]. Applied Mathematics and Computation,2005, 161:923-945.
[11]Zhu Shaowei, Ding Guofu, Qin Shengfeng, et al. Integrated Geometric Error Modeling, Identification and Compensation of CNC Machine Tools[J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture,2012, 52:24-29.
[12]张昉．平面度误差的最小二乘法分析[J]．机械制造与自动化，2002(3)：17-19.
Zhang Fang. Analysis of Least Square Method for Flatness Error[J]. Machine Building & Automation, 2002(3):17-19.

[1]	倪敬1, 卢蝶1, 蒙臻1, 林少荣1, 王阳1, 傅云2. 激光创成微结构几何精度与润湿性能的关联机制[J]. 中国机械工程, 2025, 36(07): 1423-1429，1561.
[2]	宜亚丽1, 2, 程阳洋2, 陈晓卫2, 陈一凡2, 张振东2, 金贺荣1, 2. 基于最大刚度原则的铣削机器人位姿确定方法[J]. 中国机械工程, 2025, 36(07): 1544-1552.
[3]	马远卓1, 李晨旭1, 汪有钰2, 张智勇3, 丁阿乃4, 李洪双4. 考虑不确定性的武器多体系统快速鲁棒性设计[J]. 中国机械工程, 2025, 36(03): 398-406.
[4]	朱思佩, 付国强, 郑悦, 李正堂, 杨吉祥. 五轴曲面铣削的通用表面纹理形貌建模方法[J]. 中国机械工程, 2023, 34(16): 1946-1957.
[5]	陈帅, 郭飞燕, 孟月梅, 王明阳, 侯志霞. 融合实测数据的航空结构件修配量迭代寻优及评价方法[J]. 中国机械工程, 2022, 33(17): 2061-2070，2078.
[6]	易茜, 李聪波, 潘建, 张友. 薄板类零件加工精度可靠性分析及工艺参数优化[J]. 中国机械工程, 2022, 33(11): 1269-1277.
[7]	汤树人, 陈宝东, 刘仲, 康志宇, 唐平. 空间对接机构捕获锁优化设计[J]. 中国机械工程, 2016, 27(05): 615-621.
[8]	赵建社, 李龙, 王峰, 肖雄. 振动进给对微尺度群缝电解加工过程的影响[J]. 中国机械工程, 2015, 26(1): 44-48,78.
[9]	王伟, 郑从志, 张信. 基于多误差源耦合的五轴数控铣床加工误差综合预测及评判[J]. 中国机械工程, 2015, 26(1): 85-91.
[10]	张根保, 范秀君. 机床关键几何误差辨识方法研究[J]. 中国机械工程, 2014, 25(7): 853-856.
[11]	仇健. S形试件切削过程动态检测及其关键技术[J]. 中国机械工程, 2014, 25(12): 1600-1604,1629.
[12]	张霖, 廖文和, 王杰, 刘姿. 双主轴义齿加工系统综合性能研究[J]. 中国机械工程, 2014, 25(1): 28-32.
[13]	范晋伟1, 梅钦1, 彭浩2, 金爱韦1, 宁堃1, 李海涌1. 基于多体系统理论的汽车凸轮轴磨削几何误差建模与辨识技术理论研究[J]. 中国机械工程, 2013, 24(16): 2216-2222.
[14]	黄强, 李青锋. 机床通用误差模型的建立及应用[J]. 中国机械工程, 2013, 24(12): 1626-1630.
[15]	姚廷强, 谭阳, 王里达. 角接触球轴承柔性多体接触动力学分析 [J]. 中国机械工程, 2011, 22(9): 1054-1059.