慢刀伺服车削刀具补偿算法优化

• 作者: 郭航言 康敏 周玮
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 慢刀伺服 刀具路径 坐标变换 几何补偿 表面粗糙度 面型精度
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 精密与超精密加工|Precision and Ultra-precision Machining
• 页码范围: 308-316,383
• 页数: 10页
• 分类号: TG506
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.04.032

摘要

目的 优化刀具补偿算法,从而提高复杂曲面慢刀伺服车削加工的表面质量.方法 针对法向补偿算法容易导致X轴动态性能降低以及Z向补偿算法存在较大插值误差等问题,提出了一种基于坐标变换的几何补偿算法.通过坐标变换提高求解精度并简化算法,利用几何变换关系将X轴的补偿分量集中于Z轴,保证X轴的动态性能,并降低插值误差.以环曲面为例,对刀具补偿算法进行仿真分析和试验验证.结果 仿真结果显示,在法向补偿算法下X轴速度波动较大,而在本文提出的算法下X轴可以保持匀速运动;在刀具补偿环节,与本文提出的算法相比,Z向补偿算法产生的插值误差较大,最大插值误差达到了0.015 mm以上.试验结果显示,在法向补偿算法下环曲面的表面粗糙度值最大(Ra=0.112μm),且远大于Z向补偿算法和本文提出的算法;而在Z向补偿算法和本文提出的算法下,环曲面的表面粗糙度值相差不大(分别是Ra=0.066μm和Ra=0.062μm).在法向补偿算法、Z向补偿算法和本文提出的算法下得到的PV值分别为16.9、13.8、8.8μm.结论 在保证X轴动态性能的前提下,刀具补偿算法对表面粗糙度影响不大.与法向补偿算法和Z向补偿算法相比,本文提出的算法将环曲面面型精度分别提高了92.0％和56.8％,说明本文提出的刀具补偿算法可以提高表面加工质量.