高速高精度五轴加工中心电气控制系统设计及误差补偿技术研究

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五轴加工中心是数控机床的一种,其技术含量较高、精度要求度较高,可加工复杂多面体的曲面。近年来,我国医疗行业、航天航空行业、军工行业发展迅猛,对五轴加工中心的需求越来越大。由于应用的领域对零件精度要求较高,并且由于加工零件复杂,加工时长较长,所以如何提高精度和效率成为五轴加工中心发展的重要方向。本文研究的重点是通过进给轴双电机同步驱动的控制来实现龙门式五轴加工中心横梁的高加速度和大扭矩,同时解决负载重心移动带来的双轴不同步的问题;对五轴转台转台进行研究,通过应用力矩电机的直驱转台来代替传统的机械传动转台,满足了转台高速高精要求;对于主轴,研究一种三相异步电主轴,分别对电主轴的矢量控制、温度变形及冷却进行了研究。本文还研究了误差补偿技术,分析了误差产生得原因并用过先进的误差测量手段,针对误差测量的结果,研究了一套应用算法,对加工中心不可避免的机械误差进行补偿,提高了精度;并在第四章研究了五轴加工中心的RTCP中心的测量,通过应用标准球和测头,自动运行循环程序,并将测量的结果通过应用最小二乘法来拟合成最优曲线校的方法找到五轴加工中心的RTCP中心,以代替常规的人为手动通过千分表和球头检棒寻找中心的方法,此方法更有效、快捷、准确。通过本文的研究使五轴加工中心更加高速、高精,以满足工业生产对五轴加工中心提出的更高的要求。本文的研究已经取得了一定的成果,已经实现量产化,在速度、加速度、定位精度、重复精度等技术指标上较以往普通产品有了较大的提高。
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