数控加工技术的发展越来越迅速，特别是加工复杂表面技术，因其在航空航天、模具制造等领域的应用比较广泛，因此人们对其加工精度的要求也越来越高。在传统的加工方法中，不同的工序需在不同的设备上进行加工，多轴加工可以省去这个步骤，在节省加工时间的同时还能提高加工效率和加工精度。
1复杂曲面多轴数控加工误差影响因素
1．1多轴数控铣削加工误差产生原因
数控机床加工过程实际上是插补的过程，即把想要加工的曲线分割成很多小部分，然后用基本线型(一般为直线插补和圆弧插补)去拟合想要加工的曲线或曲面。加工前先根据零件图纸上的几何信息和工艺信息编写相应的程序。将加工程序输入数控机床中，再由数控装置控制机床主运动的变速、启动、停止、进给运动的方向、速度和位移量，以及刀具选择交换，工件装夹和冷却润滑的开关等动作［1］。加工曲面时由于要求的曲面精度不同，加工时会将其离散成一系列的微平面，因为加工过程中曲面上各点法矢量是变化的，所以刀轴矢量也是不断变化的，致使刀具接触点轨迹不同于先离散的曲线段，进而产生误差。
1．2数控加工系统中的误差累积
在复杂表面加工过程中，对其精度产生影响的因素和误差来源有很多，比如工艺系统精度、机床运动精度、工艺系统的振动、热变形因素、数控编程技术、刀具类型、切削容差和切削间距、起刀点和进退刀方式、走刀方式等。而误差累积到一定程度就会严重影响待加工零件的表面质量，因此，应想办法减少累积的误差，直到满足精度要求。
2加工误差自适应补偿方法及算法
加工误差补偿实际上是通过插补来实现的。数控装置根据输入的零件程序的信息，将程序段所描述的曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化，从而形成要求的轮廓轨迹，对于复杂的形状，若直接生成算法会变得很复杂，计算机的工作量也会很大［2］。多轴数控加工过程中产生的插补误差属于非线性的。减小误差的方法有很多，比如线性加密法、刀位点自适应法等。为使加工过程中产生的误差在允许的公差范围之内，采用刀位点自适应补偿法使得刀位点的密化不过于复杂。以转动轴为A、B轴的五轴数控铣床为例进行分析计算，并将其应用到后续的补偿算法中。
3复杂表面多轴数控加工精度建模
球头铣刀螺旋刃几何模型［3］其中，Ｒ为铣刀球刃半径;θ为刀刃点和球心连线与刀具轴线夹角;φ为螺旋滞后角;P为螺旋面导程;Ｒc为刀刃点到刀具轴线间的距离。
4应用实例
为了对比自适应补偿前后工件加工误差的大小是否发生变化，做两组实验。设计曲面的截面为正弦曲线，进行刀具路径规划、确定切削参数后，在第一组实验中使用CAXA制造工程师中自动生成的NC代码，在第二组实验使用进行误差补偿后改写的NC代码，得到的加工面如图4和图5所示。应用三坐标测量仪进行表面加工误差进行测量，测量前进行路径规划，得到采用误差补偿算法前后加工表面偏差如表1所示。从表1数据可以看出，采用补偿算法后的各项偏差值都在一定程度上得到了降低，达到了提高加工精度的目的。
5结语
本文分析了复杂表面数控加工误差的影响因素，其中编程误差对加工精度的影响较大。结合实例得到采用误差补偿算法前后工件的加工的最大偏差值由+0．161/－1．041mm降到+0．145/－0．089mm，平均偏差值由+0．054/－0．046mm降到+0．051/－0．028mm，标准偏差行政管理论文值由0．100mm降到0．052mm，由此证明本文中提出的算法以及建立的模型是可行的、有效的。
作者：田梅 单位：吉林工程技术师范学院机械工程学院
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