2019年05月24日
直纹面侧铣加工精度可靠性分析与优化设计方法研究
近年来，五轴数控机床在复杂曲面零件加工等方面得到广泛应用。由于加工过程中受到各种误差因素的影响，如何提高加工精度的可靠性？特别是在实现期望加工精度可靠性的前提下如何提高加工效率？等等问题是高端数控机床使用中值得关注的问题。
直纹面是工程应用中常见的一种曲面类型，在汽轮机叶轮以及航天航空等领域应用广泛。这类零件具有复杂的几何形状，整体性能受加工精度的影响大。我们开展了直纹面侧铣加工精度可靠性分析与优化设计方法研究，在侧铣合建模、精度可靠性分析算法以及精度可靠性优化设计等方面开展了研究工作。
（1）基于曲面微分几何理论，对两点偏置侧铣加工刀位算法的误差原理进行分析，提出了一种误差表达方法，并通过两个算例进行了验证分析。
（2）基于多体系统理论与齐次坐标变换理论，以BC轴五轴数控机床机构模型为例，分析了机床空间几何空间位置误差模型与空间姿态误差模型。
（3）提出了基于加工切触点高斯过程（GP）模型的精度可靠性分析方法。考虑机床驱动误差与刀具参数的不确定性，将切触点坐标变换值采用高斯随机过程描述，并基于BC轴机床拓扑结构建立了精度可靠模型；通过K-L变换分解切触点随机过程，求解获得精度可靠度GP代理模型；以模型精度指标迭代更新计算模型，应用蒙特卡洛法计算获得可靠度值。
（4）建立了直纹面侧铣加工精度可靠性优化设计模型，采用解耦方法和GP代理模型建立了精度可靠性优化设计计算模型，求解获得工艺参数优化值，分析了可靠性优化设计过程中，代理模型精度的变化对工艺参数优化值的影响，确定了最优的代理模型精度值。
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