最小非线性插补误差约束的多轴侧铣刀轴矢量优化

来源：机床与液压杂志2022年第8期北京时间：

作者：赵恒，万能，张森堂，高石印

单位：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司；西北工业大学工业工程与智能制造工信部重点实验室；中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司；西北工业大学工业工程与智能制造工信部重点实验室

摘要：机床运动轴的线性插补会导致刀具位置及刀轴矢量的非线性插补，造成的非线性误差是影响曲面侧铣精度的重要因素。为减少刀轴矢量非线性插补造成的侧铣加工误差，建立转台旋转-刀轴偏差角模型，证明当机床旋转轴线性联动时刀轴矢量的插补一定是非线性的，并提出刀轴矢量线性插补的条件。在加工坐标系中建立球面坐标系，讨论相邻插补刀轴矢量在球面坐标系中的经纬度差异，以及对刀轴偏差角的影响。通过计算知相邻刀轴矢量的夹角与刀轴最大偏差角不呈单调关系。提出相邻刀轴矢量平均纬度最小化的优化目标；通过改变工件装夹姿态，满足优化条件。以典型叶片曲面类零件的曲面侧铣加工为例，验证刀轴矢量线性插补的约束条件。利用BC轴转台式机床进行加工，借助优化刀轴矢量在转台旋转-刀轴偏差角模型中的平均纬度，验证所提方法的有效性。

关键词：五轴数控加工;侧铣;刀轴矢量;非线性误差;插补