航空发动机整体叶轮五轴数控加工机床运动学分析

简介五轴联动数控机床

五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。 简介 装备制造业是一国工业之基石，它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段，是不可或缺的战略性产业。即使是发达工业化国家，也无不高度重视。近年来，随着我国国民经济迅速发展和国防建设的 需要，对高档的数控机床提出了迫切的大量需求。机床是一个国家制造业水平的象征。而代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统，从某种意义上说，它反映了一个国家的工业发展水平状况。长期以来，以美国为首的西方工业发达国家，一直把五轴联动数控机床系统作为重要的战略物资，实行出口许可证制度。特别是冷战时期，对中国、前苏联等社会主义阵营实行封锁禁运。爱好军事的朋友可能知道著名的“东芝事件”：上世纪末，日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动的数控铣床，结果让前苏联用于制造潜艇的推进螺旋桨，上了几个档次，使美国间谍船的声纳监听不到潜艇的声音了，所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策，要惩处东芝公司。 五轴机床的种类 有摇篮式、立式、卧式、NC工作台+NC分度头、NC工作台+90°B轴、NC工作台+45°B 轴、NC工作台+ A轴°、二轴NC 主轴等。 A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大于等于90度时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。另一种是依靠立式主轴头的回转。主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z轴360度，成为C轴，回转头上还有带可环绕X轴旋转的A轴，一般可达±90度以上，实现上述同样的功能。这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的非常大，客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。这种设计还有一大优点：我们在使用球面铣刀加工曲面时，当刀具中心线垂直于加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很差，采用主轴回转的设计，令主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的线速度，可提高表面加工质量。这种结构非常受模具高精度曲面加工的欢迎，这是工作台回转式加工中心难以做到的。为了达到回转的高精度，高档的回转轴还配置了圆光栅尺反馈，分度精度都在几秒以内，当然这类主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。 国外五轴联动数控机床是为适应多面体和曲面零件加工而出现的。随着机床复合化技术的新发展，在数控车床的基础上,又很快生产出了能进行铣削加工的车铣中心。五轴联动数控机床的加工效率相当于两台三轴机床，有时甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资,大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。市场的需求推动了我国五轴联动数控机床的发展，CIMT99 展览会上国产五轴联动数控机床第一次登上机床市场的舞台。自江苏多棱数控机床股份有限公司展出第一台五轴联动龙门加工中心以来，北京机电研究院、北京第一机床厂、桂林机床股份有限公司、济南二机床集团有限公司等企业也相继开发出五轴联动数控机床。 当前，国产五轴联动数控机床在品种上已经拥有立式、卧式、龙门式和落地式的加工中心，适应不同大小尺寸的杂零件加工，加上五轴联动铣床和大型镗铣床以及车铣中心等的开发，基本涵盖了国内市场的需求。精度上，北京机床研究所的高精度加工中心、宁江机械集

新型五轴并串联机床的运动学仿真_伞红军

Kinematic Simulation of Novel Five Axes Serial-Parallel Machine Tool HongJun San1, ShiSheng Zhong2, ZhiXing Wang3 1) Faculty of Mechanical and Electrial Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming,Yunnan, China (sanhjun@https://www.360docs.net/doc/7d10007809.html,) 2) School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, Heilongjiang, China (zss@https://www.360docs.net/doc/7d10007809.html,) 3) School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, Heilongjiang, China (wangzx@https://www.360docs.net/doc/7d10007809.html,) Abstract—In this paper, for the a novel five axes serial-parallel machine tool, The three-dimensional solid model of the machine tool is established in ADAMS. The kinematic simulation of machine tool is carried out in the ADAMS simulation module. On the basis of the kinematic simulation of the machine tool, The results of the previous theoretical analysis are verified , including the number of degrees of freedom, inverse kinematic solution and forward kinematic solution. Keywords—serial-parallel machine tool, kinematic simulation, ADAMS 新型五轴并串联机床的运动学仿真 伞红军1钟诗胜2王知行3 1)昆明理工大学机电工程学院，昆明，云南，中国 2)哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨，黑龙江，中国 3)哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨，黑龙江，中国 摘要针对一种新型五轴并串联机床，在ADAMS软件环境下对该机床进行了简化的三维实体建模，应用ADAMS仿真模块对机床进行了运动学仿真，通过仿真验证了机床的自由度数和位置正反解算法的有效性。为该机床的原型样机的研制打下了基础。 关键词并串联机床，运动学仿真，ADAMS 1．引言 并联机床由于相对于传统的串联机床具有较高的结构刚度、较好的动态性能和较高的精度，近十几年来，受到了学术界和工业界的广泛关注。为了解决六自由度Stewart 型并联机床工作空间小、动平台刀具姿态角严重不足影响加工能力等问题，世界上相继推出了各种不同的并串联组合的混联机床[1-5]。 根据理论研究出来的众多的机构还需要检验其运动的正确性。在传统的方法中，为了验证设计，通常要制造物理样机进行试验，有时这些试验是破坏性的。当通过试验发现缺陷时，又要修改设计再做样机验证。一般只有通过多次反复的设计——试验——设计过程，机构才能达到要求的性能。通常，这一过程是冗长的，尤其是对于结构复杂的机构，设计周期难以缩短，更谈不上成本的降低了。 云南省自然科学基金项目支持（资助号：2010ZC024）因此，基于物理样机的设计验证过程严重的制约了设计质量和效率的提高。近年来，计算机技术的广泛应用提供了新的设计方法，那就是虚拟样机技术，它包括了三维CAD 建模技术和机械系统运动学等相关技术。 本文针对一种新型五轴并串联机床[6]，采用ADAMS 三维建模和分析软件建立机床的三维模型，并对其进行运动学仿真分析，考察各铰链及各部件的相对运动状态，通过仿真分析结果来验证机床的运动自由度及机床位置反解算法的正确性。 2．机床结构描述 该新型并串联机床主要由一个2-UPR/2-UPS四自由度并联机构[7]串联一个可转动的部件组成。如图1所示，为该新型五轴并串联机床的结构示意图。机床的并联部分大体上由固定平台、运动平台和连接固定平台与运动平台的 2010 ETP/IITA 2010 International Conference on Management Science and Engineering 978-988-18242-7-1/10/$25.00 ?2010 ETP MSE2010

五轴加工中心培训课程

五轴加工中心培训课程 五轴加工中心培训课程 多轴（四、五轴）加工技术培训课程是三轴数控加工技术课程的补充和提 高，符合国家职业标准对于高级工和技师的要求? 二、培训目标 通过学习数控多轴（四、五轴）加工技术，使学员能够了解多轴加工的基础知识，会操作五轴机床。在专业技能上达到完成零件加工工艺制定、编制多轴加工程序、利用多轴仿真软件实现产品加工的安全保证、能使用多轴（四、五轴）机床加工复杂零件的能力。 三、培训时间：2个月 四、课程内容： （一）软件部分 1、UG NX多轴编程 2、MasterCAM多轴编程 （二）机床部分 1、四、五轴加工介绍，机床结构与运动关系，各种机床的加工特点，运用场合及优势； 2、定轴加工（3+2）在模具及零件加工中的应用； 3、NX软件刀具轴的控制方法； 4、四、五轴实例分析及案例讲解； 5、机床仿真； 6、（可变轴铣、外形轮廓铣）；

（1）多种刀轴设置⑵插补刀轴设置⑶ 垂直于部件 17、四、五轴联动工件铣削； 18、四、五轴机床的仿真加工； 19、独立完成加工与编程。 课程特点： （1）同时学习到四轴与五轴加工中心的编程与加工技术，课程更超值，学习效率更高； ⑵采用流行的数控编程软件，Mastercam、UG PM等,方便已有软件基础的学员进行学习； 多轴（五轴）加工培训大纲 一、培训课程性质 多轴（五轴）加工是数控加工技巧中很重要的一个部分，该项技巧在航空航天、汽车、船舶、医疗、模具、轻工、高精密仪器等制作领域得到广泛利用。随着对产品的要求千锤百炼：产品的结构形势日趋复杂，生产效率不断前进，数控机床的更新换代，控制数控多轴加工技巧已经突显出它的重要作用。然由于受到机床硬件前提和师资力量不足的限制，职业院校开设的数控加工课程内容多仅限于三轴加工、理论性比较强，很少涉及数控多轴加工的内容，实战内容比较少，所以使得很多学生不得不在参加工作以后才接触到多轴设备和实战经验。从而影响了他们的工作效率和企业的生产定单。为了满足企业加工需求，在数控教学、培训中开设数控多轴（五轴）加工技巧课程已是迫在眉睫。 多轴（五轴）加工技巧培训课程是三轴数控加工技巧课程的补充和前进，契 合国家职业标准对于高级工和技师的请求。该课程是奥林匹克数控多轴（五轴）加工技巧培训的必修课程，通过考核后，由浙江省机械装备制造技术创新服务平台培训中心颁发数控多轴（五轴）加工技巧培训证书；该培训为全国数控技巧大赛供给技巧支撑和保障。 二、培训目标 通过学习数控多轴（五轴）加工技巧，使学员能够懂得多轴加工的工艺知识，熟练操作四轴、五轴机床。在专业技巧上达到完成零件加工工艺制定、编 制多轴加工程序、利用多轴仿真软件实现产品加工的安全保证、能应用多轴机床加工复杂

五轴数控机床旋转轴位置测定与加工设置22

五轴加工数控机床根据旋转部件的运动方式不同，可归纳为双转台、双摆头和一转台一摆头三种形式。双转台五轴联动机床的运动坐标包括三个直线坐标轴X、Y、Z和两个旋转坐B(A)、C，其结构如图1所示。该种结构是中、小A 型五轴加工机床采用较多的一种结构形式，其优点是旋转坐标有足够的行程范围，工艺性好，适合中小型体零件的五面粗、精铣削加工，机床能在加工时减少装夹次数，达到高效率、高精度、高可靠性的要求。 1 五轴加工设置内容介绍 零件在进行五轴加工时主要设置的内容有：编程方式选择及转台旋转中心到摆动中心位置偏置设置、编程零点到c轴中心位置偏置设置、加工工件坐标系的位置偏置设置、刀具长度补偿设置、机床五轴RTCPJJIJ工设置及。下面以广数GSK 25i五轴数控系统、CAXA制造工程师201 1软件五轴后置处理为例，介绍双转台式五轴数控加工中心的加工设置与机床精度的测量、调整方法。 2 旋转轴与直线轴的位置偏置 (1)旋转中心到摆动中心偏置距离测量如图2所示，具体操作方法如下： 第1步：通过旋转B轴，采用打表方式校平、校正C轴，使c轴平面与z轴垂直，然后在C轴上安装一圆棒，旋转C轴铣出圆棒直径为D，最后对圆棒进行分中，找出XYZ车由的坐标系零点位置坐标C，使C轴旋转轴轴线与Z轴轴线重合，在机床坐标相对坐标系中将X、B轴坐标清零。 第2步：手动旋转摆动轴B轴至90°位置，采用打表方式校正B轴使C轴平面与Z轴轴线平行，然后移动X轴，用百分表或分中棒对C轴平面进行多次校准取平均值，使z轴轴线位于旋转轴C轴平面上，aOz轴轴线到旋转轴C 轴平面的距离为0，所移动的距离为L(z’+x’)，最后移动z、y轴，采用打表方式，测出圆柱旋转后(B轴相对坐标90°位置)其侧面至旋转前(B轴相对坐标0度位置)的高度值日。依据以上步骤得出c轴旋转中,GNB轴摆动中心的偏置值：

航空发动机结构分析思考题答案

《航空发动机结构分析》 课后思考题答案 第一章概论 1.航空燃气涡轮发动机有哪些基本类型？指出它们的共同点、区别和应用。 答： 2.涡喷、涡扇、军用涡扇分别是在何年代问世的？ 答：涡喷二十世纪三十年代（1937年WU；1937年HeS3B）； 涡扇 1960~1962 军用涡扇 1966~1967 3.简述涡轮风扇发动机的基本类型。 答：不带加力，带加力，分排，混排，高涵道比，低涵道比。 4.什么是涵道比？涡扇发动机如何按涵道比分类？ 答：（一）B/T，外涵与内涵空气流量比； （二）高涵道比涡扇（GE90），低涵道比涡扇（Al-37fn） 5.按前后次序写出带加力的燃气涡轮发动机的主要部件。 答：压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室、喷管。 6.从发动机结构剖面图上，可以得到哪些结构信息？ 答： a)发动机类型 b)轴数 c)压气机级数 d)燃烧室类型 e)支点位置 f)支点类型 第二章典型发动机 1.根据总增压比、推重比、涡轮前燃气温度、耗油率、涵道比等重要性能指标，指出各代涡喷、涡扇、军用涡扇发动机的性能指 标。 答：涡喷表2.1 涡扇表2.3 军用涡扇表2.2 2.al-31f发动机的主要结构特点是什么？在该机上采用了哪些先进技术？ 答：AL31-F结构特点：全钛进气机匣，23个导流叶片；钛合金风扇，高压压气机，转子级间电子束焊接；高压压气机三级可调静

子叶片九级环形燕尾榫头的工作叶片；环形燃烧室有28个双路离心式喷嘴，两个点火器，采用半导体电嘴；高压涡轮叶片不带冠，榫头处有减振器，低压涡轮叶片带冠；涡轮冷却系统采用了设置在外涵道中的空气-空气换热器，可使冷却空气降温125-210*c；加力燃烧室采用射流式点火方式，单晶体的涡轮工作叶片为此提供了强度保障；收敛-扩张型喷管由亚声速、超声速调节片及蜜蜂片各16式组成；排气方式为内、外涵道混合排气。 3.ALF502发动机是什么类型的发动机？它有哪些有点？ 答：ALF502，涡轮风扇。优点： ●单元体设计，易维修 ●长寿命、低成本 ●B/T高耗油率低 ●噪声小，排气中NOx量低于规定 第三章压气机 1.航空燃气涡轮发动机中，两种基本类型压气机的优缺点有哪些？ 答：（一）轴流压气机增压比高、效率高单位面积空气质量流量大，迎风阻力小，但是单级压比小，结构复杂； （二）离心式压气机结构简单、工作可靠、稳定工作范围较宽、单级压比高；但是迎风面积大，难于获得更高的总增压比。 2.轴流式压气机转子结构的三种基本类型是什么？指出各种转子结构的优缺点。 答 3.在盘鼓式转子中，恰当半径是什么？在什么情况下是盘加强鼓？ 答：（一）某一中间半径处，两者自由变形相等联成一体后相互没有约束，即无力的作用，这个半径称为恰当半径；（二）当轮盘的自由变形大于鼓筒的自由变形；实际变形处于两者自由变形之间，具体的数值视两者受力大小而定，对轮盘来说，变形减少了，周向应力也减小了；至于鼓筒来说，变形增大了，周向应力增大了。 4.对压气机转子结构设计的基本要求是什么？ 答：基本要求：在保证尺寸小、重量轻、结构简单、工艺性好的前提下，转子零、组件及其连接处应保证可靠的承受载荷和传力，具有良好的定心和平衡性、足够的刚性。 5.转子级间联结方法有哪些 答：转子间：1>不可拆卸，2>可拆卸，3>部分不可拆部分可拆的混合式。 6.转子结构的传扭方法有几种？答： a)不可拆卸：例，wp7靠径向销钉和配合摩擦力传递扭矩； b)可拆卸：例，D30ky端面圆弧齿传扭； c)混合式：al31f占全了；cfm56精制短螺栓。 7.如何区分盘鼓式转子和加强的盘式转子？ 答：P40 图3.6 _c\d 8.工作叶片主要由哪两部分组成 答：叶身、榫头（有些有凸台） 9.风扇叶片叶身凸台的作用是什么？ 答：减振凸台，通过摩擦减少振动，避免发生危险的共振或颤振。 10.叶片的榫头有哪几种基本形式？压气机常用哪一种？答： a)销钉式榫头； b)枞树型榫头；

五轴联动数控机床技术现状与发展趋势

五轴联动数控机床技术现 状与发展趋势 Last revision date: 13 December 2020.

五轴联动数控机床技术现状与发展趋势摘要：介绍五轴联动数控机床在工业加工中的优势和重要性，从国内、国外两个方面阐述目前五轴联动数控机床发展的现状，最后从目前机床工业发展动态出发展望五轴联动数控机床的发展趋势。 关键词：五轴联动数控机床技术现状发展趋势 Abstract：The advantages and impo~ance of five—axis CNC machine tools in industrial machining are presented． The status quo of development of five—axis CNC machine tools at home and abroad is described and their developing prospect given． Key Words：Five——axis CNC M achine Tools Technology Status Developing Trends[17] 一、简介 五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。 二、国内外研究现状 陈则仕，张秋菊2005年提出一种五轴联动机器人运动学建模与仿真研究，探讨在VC＋＋6．0集成编程环境下，调用OpenGL实现机器人的建模与仿真。对一种五轴联动机器人首先建立几何模型，对其正逆运动学问题进行分析求解，然后建立友好人机交互界面，对机器人示教再现过程进行模拟，最终实现 让机器人走空间直线路径的轨迹规划仿真[1]。该方法为五轴联动机器人研究开 辟新的道路，为五轴联动机器人的实用化做好理论实践经验。 赵世田，孙殿柱，孙肖霞2006年提出基于UG／POST五轴联动加工中心专用后置处理器的研发，通过结舍UG／Post Builder后置处理器开发工具和上述后置处理算法，开发了该机床的专用后置处理器，并通过试验进一步验证了该 后置处理器的正确性和实用性[2]。 德国兹默曼公司2007年开发出FZ25龙门铣床，标志着Zimmermann（兹默曼）公司再次扩展了其高度专业化的五轴联动HSC龙门铣床的应用范围。FZ 25非常适合大工件的干式切削，尤其是轻型的复合材料的加工，例如碳纤维和 玻璃纤维强化塑料、环氧树脂、亚安酯、聚苯乙稀等[3]。 杜玉湘，陆启建，刘明灯2007年提出五轴联动数控机床的结构和应用，介绍了五轴联动数控机床的几种结构及其特点和发展趋势；阐述了几种五轴联动机床加工的加工造型、编程(CAD／CAM系统)及其优缺点；详细描述了五轴联动数控机床对数控系统的要求及四开公司五轴联动数控系统的关键参数；列举了 四开公司历年来参展的五轴联动数控机床及现场加工工件的情况[4]。

五轴联动数控机床技术现状与发展趋势

五轴联动数控机床技术现状与发展趋势 摘要：介绍五轴联动数控机床在工业加工中的优势和重要性，从国内、国外两个方面阐述目前五轴联动数控机床发展的现状，最后从目前机床工业发展动态出发展望五轴联动数控机床的发展趋势。 关键词：五轴联动数控机床技术现状发展趋势 一、简介 五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。 二、国内外研究现状 陈则仕，张秋菊2005年提出一种五轴联动机器人运动学建模与仿真研究，探讨在VC ＋＋6．0集成编程环境下，调用OpenGL实现机器人的建模与仿真。对一种五轴联动机器人首先建立几何模型，对其正逆运动学问题进行分析求解，然后建立友好人机交互界面，对机器人示教再现过程进行模拟，最终实现让机器人走空间直线路径的轨迹规划仿真。该方法为五轴联动机器人研究开辟新的道路，为五轴联动机器人的实用化做好理论实践经验。 赵世田，孙殿柱，孙肖霞2006年提出基于UG／POST五轴联动加工中心专用后置处理器的研发，通过结舍UG／Post Builder后置处理器开发工具和上述后置处理算法，开发了该机床的专用后置处理器，并通过试验进一步验证了该后置处理器的正确性和实用性。 德国兹默曼公司2007年开发出FZ25龙门铣床，标志着Zimmermann（兹默曼）公司再次扩展了其高度专业化的五轴联动HSC龙门铣床的应用范围。FZ 25非常适合大工件的干式切削，尤其是轻型的复合材料的加工，例如碳纤维和玻璃纤维强化塑料、环氧树脂、亚安酯、聚苯乙稀等。 杜玉湘，陆启建，刘明灯2007年提出五轴联动数控机床的结构和应用，介绍了五轴联动数控机床的几种结构及其特点和发展趋势；阐述了几种五轴联动机床加工的加工造型、编程(CAD／CAM系统)及其优缺点；详细描述了五轴联动数控机床对数控系统的要求及四开公司五轴联动数控系统的关键参数；列举了四开公司历年来参展的五轴联动数控机床及现场加工工件的情况。 燕红波，杨庆东，刘芳在2007年提出五轴联动的数控加工技术的研究及应用，五轴联动加工以其高柔性,高复合性,优良的切削位置姿态赢得越来越多用户的青睐,但编程的抽象和操作的复杂已经成为提高数控加工技术的一大瓶颈问题.本文介绍了多轴联动数控加工中心的结构模型,提出了基于典型的CAD/CAM软件UG的多轴后处理方法和加工实例,并对某一新型的五轴联动机床阐述了其各轴的坐标变换关系,开发了后处理系统,为多轴联动加工方案的制定提供了参考。 李培楠，郭锐锋，黄艳等在2008年提出四元数五轴联动插补算法的研究，设计一种基于四元数五轴联动的插补算法，不仅简化了插补计算量，同时能够使刀具从一点平稳的运动到另一点，而且插补的轨迹更光滑连续．文章引入四元数理论，重点研究了四元数在构造数学模型和运动变换中的应用，并在Matlab中成功的进行了仿真．实验结果表明了该算法的可行性。四元数是最简单的超复数，那可不可以引入其他元数理论，产生的效果将会是怎么样呢？ 刘士玉,徐树洛在2008年提出五轴联动龙门加工中心现状与发展探讨，通过对五轴联动龙门加工中心现状的分析，总结了机床总体结构特点，找出了国内外机床在技术上的差距。

五轴机床分类运动学建模及后置处理验证

五轴机床分类运动学建模及后置处理验证# 章鸿 (四川信息职业技术学院，四川广元628017) 摘要：针对常见的三大类型正交结构的五轴机床，根据齐次坐标变换和运动链关系，推导建立了双转台型、摆头转台型、双摆头型五轴机床的运动学模型。根据矩阵方程的逆解，确定了 轴的旋转角 度取值范围，基于UG-post开发了后置处理器，在U G环境中以凹球面为例，生成5轴铣削刀路，型五轴机床的实际加工验证了后置处理算法的正确性和有效性。 关键词：五轴机床;运动学建模;后置处理;UG/NX;刀路轨迹 中图分类号:TH16 文献标识码:B DOI：10.19287/https://www.360docs.net/doc/7d10007809.html,ki.1005-2402. 2019. 04. 036 数控技术N C T e c h n o l o g y________________________________________2019年細 Kinematics modeling and post-processing verification of five-axis machine tool Z H A N G Hong (Sichuan Vocational College of Information Technology,Guangyuan 628017, C H N) Abstract：According t o the homogeneous coordinate transformation and the kinematic chain relation,the kinematics model of the double table-tilting five-axis machine (T A T C)i s established,so as t o the spindle-tilting machine (S C S A)and the hybrid-type machine (S A T C)tool i s deduced for the common orthogonal structure.According t o the inverse matrix equation,the range of rotation angle of A and C axis i s deter- mined.Based on U G-post,a post-processor i s developed for machining in t h i s paper.Within U G envi- ronment,the 5-axis milling t ool path and the actual machining of a concave spherical surface part on an AC five-axis machine verifies the correctness of the post-processing algorithm. Keywords：five-axis machine；kinematics modeling；post-processing；U G/N X；t ool path 五轴联动机床在航空发动机叶轮，螺旋桨叶片整 体铣削，复杂曲面加工，模具开发等重要领域发挥着 不可替代的优势，因其特殊的机床结构，灵活的工作 空间和对刀具姿态的控制，使其在智能制造、产品定 制和军工生产占有核心地位。仅正交类型五轴机床 有十几种结构形式，每种机床结构的加工特点各不相 同，而后置处理与机床的运动学方程有着直接的映射 关系[1]。 文献[2]重点研究了双转台五轴机床坐标系和 工件坐标系的转换方程，建立了机床运动学方程，重 点关注后处理过程的转角和坐标转换公式，其开发了 后处理程序，但缺少实际加工验证。文献[3]主要针 对一种非正交结构的转台五轴机床，研究了机床 的运动学方程，在V E R I C U T软件环境中完成了仿真 验证，对运动学建模的原则方法有启发作用。文献[4]研究了机床坐标运动变换，同样是完成了仿真分 *析，缺少实际加工。文献[5]用齐次坐标变换和正向 运动学分析得到通用五轴机床结构的形状创成函数，通过形状创成函数得到五轴数控数据完整的表达式。相对而言，此模型的矩阵函数晦涩难懂。文献[6]以型五轴机床运动方程为例，探讨后置处理误差补 偿算法，融入到后置处理开发中，考虑的误差补偿类 型比较全面。 现代五轴机床的发展趋势，除了由运动学方程建 立后置处理程序算法，还需要考虑在后置处理开发过 程中旋转轴的转角问题，以避免奇异性[7_1()]。根据正 交结构的五轴机床的分类，将五轴机床主要分为三大 类，分别建立其运动学方程，并推导刀位点和刀具矢量 的坐标转换关系。基于UG-post开发了后处理程序，在U G环境中生成了刀具路径并完成了仿真，最后在 一台型五轴加工中心上实际加工，验证了运动学 模型及后处理算法程序的正确性。 *教育部教育管理信息中心（JYB-EMIC-15011);四川省教育厅资助资金（17ZB0387)? 180 ?

五轴联动数控机床行业市场调研分析报告

五轴联动数控机床行业市场调研分析报告

目录 第一节五轴联动数控机床：具有战略意义的大国重器 (4) 一、轰动一时的“东芝事件”：都是机床惹的祸 (4) 二、五轴联动数控机床：是什么样的设备 (10) 第二节五轴联动数控机床：为什么这么难制造 (16) 一、五轴联动数控机床难在哪里 (16) 二、真假五轴联动：如何区分李逵和李鬼 (17) 三、五轴联动数控机床发展趋势 (19) 第三节我国五轴联动数控机床发展情况 (23) 一、我国五轴联动数控机床已取得突破 (23) 二、我国重点企业和代表产品 (23) 三、我国五轴联动数控机床差距在哪里 (30)

图表目录 图表1：前苏联红海军维克多Ⅲ改进型核潜艇 (4) 图表2：“巴黎统筹会”将多轴联动精密机床列为禁运物资 (5) 图表3：康斯伯格交易文件 (5) 图表4：东芝公司违规出口到前苏联的MBP-100S高精密数控机床 (6) 图表5：五轴联动数控机床制造高精度螺旋桨 (7) 图表6：直布罗陀美军核潜艇与苏联K-219核潜艇相撞 (7) 图表7：日本报纸关于美国制裁东芝的报道 (8) 图表8：美国会议员砸东芝产品表示抗议 (8) 图表9：数控机床的坐标体系 (10) 图表10：数控机床五轴加工 (10) 图表11：工作台倾斜型五轴数控机床 (11) 图表12：主轴倾斜型五轴数控机床 (12) 图表13：工作台/主轴倾斜型五轴数控机床 (12) 图表14：复杂曲面加工 (13) 图表15：异型零件加工 (14) 图表16：五轴机床特殊工艺加工 (14) 图表17：我国研发的双摆角数控万能铣头 (17) 图表18：是否具备RTCP功能是区分真假五轴联动的标志 (18) 图表19：五轴联动和五轴三联动加工对比 (18) 图表20：高速电主轴 (19) 图表21：日本马扎克五轴联动车铣复合加工中心 (20) 图表22：机床智能化 (21) 图表23：机床网络化 (21) 图表24：济南二机床XKV27系列五轴联动定梁龙门移动数控镗铣床 (24) 图表25：中航工业五坐标数控龙门铣床 (24) 图表26：沈阳中捷VMC25100U五轴立式加工中心 (25) 图表27：大连机床CHD-25九轴五联动车铣复合中心 (26) 图表28：XNZ2430新型重型龙门式五轴混联机床 (26) 图表29：武汉重型机床集团CKX5680数控七轴五联动车铣复合加工机床 (27) 图表30：CKX5680数控七轴五联动车铣复合加工机床加工出的螺旋桨 (28) 图表31：大连科德制造的高精度五轴立式机床首次出口德国 (28) 图表32：华中数控8型CNC (29) 图表33：济南第二机床研发的A/C双摆角数控万能铣头 (29) 表格目录 表格1：五轴联动数控机床优势 (15) 表格2：五轴联动数控机床众多难点有待攻克 (16)

西工大航空发动机结构分析课后作业答案

第六章加力燃烧室 1.加力燃烧室由哪些基本结构组成？ 答：加力燃烧室由扩压器、预燃室、火焰稳定器、喷嘴和加力输油总管、加力燃烧室壳体等组成。 2.加力燃烧室（预燃）点火方式有哪几种类型？说明相应的预燃点火装置的组 成和特点。 答：①电嘴点火：WP6发动机采用这种点火方式，其预燃室由内外锥体，内外壁，点火电嘴，导流板和火焰喷口等组成。内外壁之间是助燃冷却的二股气流通道，内壁上两排交错的16个小孔使二股气流进入预燃室。当接通加力时，用专门的汽化器形成混合气，输入预燃室，经过内外锥体组成的环形气流通道后，截面突然扩张，在预燃室头部内锥体后的凹面内形成强烈的涡流：用电嘴点燃后，火舌从预燃室喷出，点燃后输油圈上两个喷嘴喷出的燃油，形成中心火焰稳定区，然后火焰经过V型支柱点燃环形状火焰稳定器迥流区的混合气。经过8.5~14秒后，在加力燃烧室内形成稳定的点火源，预燃室便自动停止工作。 ②火舌点火系统：当启动加力燃烧室时，由专门的附件将附加的燃油喷入主燃烧室中的某个火焰筒内，这股附加燃油形成的火焰穿过涡轮，点燃加力燃烧室的混合气。这种点火方式的优点是：点火能量大，高空性能好，迅速可靠，不能添加附加机构件，只要主燃烧室不熄火就总能点燃，缺点是：火舌传递路程远，流程复杂尤其在穿过多级涡轮时，受到强烈的扰动，在调试加力燃烧室时相应地要做大量的点火试验。 ③催化点火系统：利用铂能吸附氧气和氢气的特性，使点火用的混合气借助铂铑丝网的催化作用，在较低的温度下点燃。这种点火装置结构简单，重量轻，点火方便，但铂铑丝价格贵，易受污染而失效，影响其工作可靠性。 5.为什么加力燃烧室的输油圈常有主副之分？ 答：加力燃烧室的供油为分圈分压式供油，当加力泵后的油压小于0.98MPa时，副油路供油，主油路关闭；加力泵后油压大于0.98MPa时，主、副油路同时供油。故一般有主副之分。 7.为什么说高温陶瓷适合于作未来加力燃烧室材料？ 答：未来先进发动机燃烧室的单位推力将比F110高70%~80%，对所用的材料也提出了更高的要求。在推重比为15~20的发动机加力燃烧室中，火焰稳定器的工作温度是1200摄氏度左右，加力燃烧室的喷嘴也要在1530摄氏度以上的温度工作，高温陶瓷具有非常好的耐高温特性，是其他金属无可替代的。

五轴联动数控机床加工中心基本知识介绍

五轴联动数控机床加工中心基本知识介绍 几十年来，人们普遍认为五轴数控加工技术是加工连续、平滑、复杂曲面的惟一手段。一旦人们在设计、制造复杂曲面遇到无法解决的难题，就会求助五轴加工技术。早在20世纪60年代，国外航空工业生产中就开始采用五轴数控铣床。目前五轴数控机床的应用仍然局限于航空、航天及其相关工业。 五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化水平的标志。由于其特殊的地位，特别是对于航空、航天、军事工业的重要影响，以及技术上的复杂性，西方工业发达国家一直把五轴数控系统作为战略物资实行出口许可证制度，对我国实行禁运。因而，研究五轴数控加工技术对国家科技力量和综合国力的提高有重要意义。 符合数控机床发展的新方向 近几年国际、国内机床展表明，数控机床正朝着高速度、高精度、复合化的方向发展。复合化的目标是在一台机床上利用一次装夹完成大部分或全部切削加工，以保证工件的位置精度，提高加工效率。国外数控镗铣床、加工中心为适应多面体和曲面零件加工，均采用多轴加工技术，包括五轴联动功能。在加工中心上扩展五轴联动功能，可大大提高加工中心的加工能力，便于系统的进一步集成化。最近国际机床业出现了一个新概念，即万能加工，数控机床既能车削又能进行五轴铣削加工。五轴数控机床在国内外的实际应用表明，其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产流水线的投资，大大节约了占地空间和工件在不同制造单元之间的周转运输的时间和花费。 发展和推广的难点及阻力何在 显然，人们早已认识到五轴数控技术的优越性和重要性。但到目前为止，五轴数控技术的应用仍然局限于少数资金雄厚的部门，并且仍然存在尚未解决的难题。五轴数控技术为何久久未能得以广泛普及？五轴数控加工由于干涉和刀具在加工空间的位姿控制，其数控编程、数控系统和机床结构远比三轴机床复杂得多。目前，五轴数控技术在全球范围内普遍存在以下问题。 五轴数控编程抽象、操作困难 这是每一个传统数控编程人员都深感头疼的问题。三轴机床只有直线坐标轴，而五轴数控机床结构形式多样；同一段NC代码可以在不同的三轴数控机床上获得同样的加工效果，但某一种五轴机床的NC代码却不能适用于所有类型的五轴机床。数控编程除了直线运动之外，还要协调旋转运动的相关计算，如旋转角度行程检验、非线性误差校核、刀具旋转运动计算等，处理的信息量很大，数控编程极其抽象。

五轴数控加工技术的现状

第七章其他相关领域研究进展 五轴数控加工技术的现状 高平王科社 （北京机械工业学院北京１０００８５） 摘要五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。五轴联动数控机床是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。 关键词五轴联动立式加工中心卧式加工中心 五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的唯一手段。但由于五轴联动数控机床系统价格十分昂贵，加之ＮＣ程序制作较难，使五轴系统难以“平民”化应用。近年来，随着计算机辅助设计（ＣＡＤ）、计算机辅助制造（ＣＡＭ）系统取得了突破性发展，中ｙ多家数控企业，纷纷推出五轴联动数控机床系统，打破了外国的技术封锁。 一、五轴联动数控加工的优点 与三轴联动的数控加工相比，对复杂曲面采用五轴联动数控加工有以下优点： １．提高加工质量和效率 五轴联动数控加工中刀具有更灵活的位姿，可采用平头刀，平头刀加工是以面带成形，可以保证高速切削，因而加工后的表面更连续光滑，五轴联动加工可以采用更大的行距和步距，因而效率更高。 ２．扩大工艺范围 有些形状复杂的零部件，如导风轮、发动机上的整体叶轮，由于叶片本身扭曲和各曲面问相互位置限制，加工时需要转动刀具轴线，否则很难甚至无法加工，在模具加工中的某些场合，只有采用五轴联动数控加工才能避免刀具与工件的干涉。 ３．适应目前数控机床发展的新方向——复合化 近几年国际、国内机床展表明，数控机床正朝着高速度、高精度、复合化的方向发展，复合化的目标是在一台机床上利用一次装夹完成大部分或全部切削加工，以保证工件的位置精度，提高加工效率。 二、立式五轴加工中心 立式五轴加工中心的回转轴有两种方式，一种是工作台 回转轴式（图１），设置在床身上的工作台可以环绕ｘ轴回 转，定义为Ａ轴，Ａ轴一般工作范围＋３００一一１２０。，工作 台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕ｚ轴回 转，定义为ｃ轴，ｃ轴是３６０。回转，这样通过Ａ轴与Ｃ轴 的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个 面都可以由立式主轴进行加工，Ａ轴和Ｃ轴最小分度值一般图１工作台回转的立式五轴加工中心为０．００１０，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等，Ａ轴和ｃ轴如与ｘ、Ｙ、ｚ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统

五轴数控机床的运动精度检测

五轴数控机床的运动精 度检测 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

五轴数控机床的精度检测方法分析 摘要：本文首先对五轴数控机床的精度检测技术做了一个简要概括，然后介绍数控机床精度检测的必要性,指出数控机床常见的精度要求及传统检测方法,并介绍先进检测方法和检测仪器、工具,以及各个检测方法的特点。 关键词：五轴数控机床；精度检测 Precision analysis of detection method of five axis CNC machine tools Abstract: Firstly，this paper introduces the precision detection technology of five axis NC machine tools, and then introduces the necessity of CNC machine tool accuracy detection accuracy requirements of CNC machine tools, points out the common and the traditional detection method, and introduce advanced detection method and detection instruments, tools, and the characteristics of each detection method. Key words: Five axis NC machine tool；Precision detection 1 引言 五轴联动数控机床目前已大量用于航空制造等高端制造领域。由于机床复杂的机械 结构及控制系统，五轴联动机床加工精度检测及优化一直是机械制造行业内研究的热点和难点，成为影响产品加工质量及效率的关键。对企业来说,购买数控机床是一笔相当大的投资,特别是购买大型机床。实践表明,大多数大型数控机床解体发运给用户安装时,必须在现场调试才能符合其技术指标,因此,在新机床检收时,要进行严格的检定,使机床一开始安装就能保证达到其枝术指标预期使用性能和生产效率。投入生产的数控机床使用一段时间后,必须再进行精度检定。通常新机床在使用半年后需再次进行检定,以后每年检测一次,定期检测机床误差,并及时校正螺距及反向间隙等,可切实改善使用中的机床精度及零件加工质量,提高机床的生产率。 2 数控机床精度检测技术研究现状 常用的机床误差测量方法有直接测量法和间接测量法,其中间接测量法,如首先用典型工件试切或试加工,然后再对所试切的工件进行精度检测。但这种方法的测量结果中包括

(整理)西北工业大学航空发动机结构分析课后答案第2章典型发动机

第二章典型发动机 1、根据总增压比、推重比、涡轮前燃气温度、耗油率、涵道比等重要性能指标，指出各代涡轮喷气、涡轮风扇、军用涡扇发动机的性能特征。 涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、军用涡扇发动机对比如下，以典型的三代发动机的性能指标加以对比，如下表所示： 通过分析比较，涡喷发动机随着技术的更新，新一代的发动机比上一代的发动机拥有高的增压比，推重比，涡轮燃气温度也有较大幅度的提高，特别是第三代发动机，整体性能有了大幅度的提升。 民用涡扇发动机的涵道比进一步增大，涡轮燃气温度也进一步升高，在不影响整体性能的情况下，采用了一系列措施降低了耗油率。

军用涡轮风扇发动机每一代的性能提高十分迅速，增压比，推重比，涡轮前燃气温度都有大幅度提高，而涵道比降低，耗油率也有较明显的下降。对于军用发动机来说，推重比的大幅提高提高了战机的机动性能，耗油率降低也相应的增大了载弹量，这些性能的提高均有利于空中作战. 2、АЛ—31Ф发动机的主要特点是什么？在该机上采用了哪些先进技术？ 主要特点： АЛ—31Ф发动机是苏—27的动力装置，其主要部件有低压压气机、中介机匣、高压压气机、环形燃烧室、双转子涡轮、射流式加力燃烧室、全状态可调拉瓦尔喷管和附件传动机匣等。其中压气机有13级，低压压气机4级，高压压气机9级；涡轮为双转子流反应式，高、低压涡轮各1级。高压转子为刚性连接，支承在两个支点上；打压转子由部分组成，各个部分之间用销钉连接，支撑在4个支点上。 先进技术： 进气匣为全钛结构，有23个可变弯度的进口导流叶片； 风扇和高压压气机才、广泛采用钛合金结构，转子的级间采用了电子束焊； 高压压气机有三级可调静子叶片，所有9级工作叶片均为环形燕尾形榫头； 环形燃烧室有28个双路离心式喷嘴，两个点火器，采用半导体电嘴； 高压压气机不带冠，榫头处带有减震器，低压涡轮叶片带冠； 涡轮冷却系统采用了设置在外涵道中的空气—空气换热器，可使冷却空气降温125~210℃，加强了冷却效果； 加力燃烧室采用射流式点火方式，单晶体的涡轮工作叶片为此提供了强度保障； 收敛—扩张喷管有亚音速、超音速调节片及密封片各16片组成； 排气方式为内、外涵道混合排气； 燃油控制系统为监控型电子控制，模拟式电子控制装置—综合调节器提供超限保护，提高了控制精度；发动机全流程几何通道控制系统和防喘系统使发动机稳定工作范围扩大，工作可靠性提高； 附件传动装置中游恒速传动装置。 3、ALF502发动机是什么类型的发动机？它有哪些优点？ ALF502发动机是为商用短程及支线客机发展的小推力级别高涵道比双子涡轮风扇发动机。 优点： 该发动机采用单元体设计，整台发动机由4个单元体组成，每个单元体在出厂前都经过平衡，可以直