主轴旋转-超声振动辅助电火花加工机床运动误差模型研究

发布时间：2025-05-01 10:15

　　 电火花加工是利用两极间火花放电产生的瞬时高温高压蚀除材料的加工方法,主轴旋转-超声振动辅助电火花加工是在传统电火花加工的基础上,将工具电极辅助旋转-超声振动的一种复合加工方法.设计了主轴旋转-超声振动辅助电火花加工平台,该平台主要包括X、Y、Z轴直线运动以及旋转轴等四轴运动.针对旋转超声振动辅助电火花加工平台的结构特点,分析了机床各主要运动部件产生的误差,采用多体系统理论描述其结构关系,以齐次坐标变换法推导出了各轴几何误差模型,建立了使几何误差-成本最小化和几何误差-可靠性最大化的优化函数.使用ISIGHT和MATLAB集成采用NSGA-II算法的方法进行了优化分析,表明该模型能够在保证精度的前提下适当降低成本,提高可靠性.

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【部分图文】：

图1 机床结构简图和实物

该平台主体为X-Y-Z3轴工作台,3个直线轴都采用导轨丝杠并使用伺服电机驱动的结构形式.X、Y轴成十字形放置,Z轴竖直立于加工平台上.X轴滑动板上安装工作液槽及工件装夹装置;旋转超声主轴由电机、超声托架、旋转-超声振动装置和工具电极等构成(图2),Z轴带动旋转主轴在纵向运动.图....

图2 主轴旋转超声振动系统结构

图1机床结构简图和实物表1主轴旋转-超声振动辅助微细电火花加工机床主要技术参数Table1Maintechnicalparametersofspindlerotation-ultrasonicvibrationassistedmicro-EDMmachi....

图3 拓扑结构示意

多体系统理论对复杂机械具有比较强的概述能力,能够考虑周详影响系统的各种因素及耦合关系[14].首先利用多体系统理论得到该平台的拓扑结构,如图3所示.该平台可分为两条结构支链:一条为床身—Y轴—X轴—工件;另一条为床身—Z轴—主轴(C轴)—电极.主轴旋转-超声振动辅助微细电火花加工....

图4 设计变量优化结果

将所有优化后的参数代入式(4)模型中,得到的加工精度能够满足预定的精度要求.ex,ey,ez的预定值分别是0.01mm,优化值分别为0.0015,0.002,0.0065.优化结果如图5所示.图5整体精度优化结果

本文编号：4042105