近年來,隨著中國(guó)制造 2025 的持續(xù)推進(jìn),制造業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇,很多關(guān)鍵共性技術(shù)已經(jīng)外溢到其他行業(yè)。義齒數(shù)字化治療是一種涉及反求工 程、機(jī)械加工、口腔學(xué)等多學(xué)科交叉的治療方式,其核心是將 CAD / CAM 技術(shù)應(yīng)用到口腔醫(yī)療領(lǐng)域[1-2]。人類牙齒主要由齒、冠、根等典型的幾何曲面特征組成, 傳統(tǒng)加工方法中很多工序主要靠手工完成,嚴(yán)重影響 了義齒的制作成本和周期,明顯滯后于市場(chǎng)和患者的需求。為擺脫行業(yè)困境和提高生產(chǎn)效率,業(yè)內(nèi)人士很早就設(shè)想利用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行義齒加工,考慮到牙齒某些齒面造型復(fù)雜、加工面微小等因素,研究人員為此 專門開發(fā)了義齒加工機(jī)床。F. Duret 等人基于 CAD /
CAM 技術(shù)設(shè)計(jì)了世界上第一款義齒雕刻機(jī),成功開發(fā)了 Sopha- Duret 軟件系統(tǒng),并在臨床上取得了良好的效果[3]。德國(guó)西諾德公司開發(fā)了 Cerec 系列義齒修復(fù)制作系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)牙齒的精準(zhǔn)治療[4]。長(zhǎng)期以來,我國(guó)義齒制作主要以手工制作為主,產(chǎn)品精度較低、制作 周期較長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低下,缺乏能開展數(shù)字化生產(chǎn)的專 用設(shè)備和相關(guān)加工工藝。隨著我們制造業(yè)技術(shù)的飛速 發(fā)展,呂培軍等[5]在國(guó)內(nèi)利用三軸數(shù)控雕刻設(shè)備率先完成了金屬全冠義齒加工。閆繼偉等[6]構(gòu)建了一臺(tái)五軸義齒加工機(jī)床的空間誤差模型,為提高機(jī)床義齒加工精度提供了理論依據(jù)。張霖等[7]通過分析一臺(tái)義齒加工中心的整機(jī)綜合性能,建立了該機(jī)床的空間誤差模型并獲得系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)域誤差量,為后續(xù)加工試驗(yàn)奠定了理論基礎(chǔ)。盡管很多專家學(xué)者對(duì)義齒的加工 設(shè)備進(jìn)行了多方面的改進(jìn),也取得較大的成果,總體上 解決了能否采用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行義齒制造的可行性問 題,但在加工精度方面與國(guó)外同類產(chǎn)品比還有一段差距。
針對(duì)上述研究方法的優(yōu)缺點(diǎn),本文提出了一種基于三軸義齒雕銑機(jī)的空間誤差解析與補(bǔ)償?shù)男路椒āT摲椒ɡ枚囿w系統(tǒng)理論構(gòu)建誤差模型,計(jì)算各項(xiàng)幾何誤差相對(duì)于機(jī)床空間精度的相關(guān)性系數(shù)以辨識(shí)其重要性,最后建立線性回歸模型求逆解以獲取補(bǔ)償值。考慮到軟件補(bǔ)償法具有柔性好、靈活性強(qiáng)、適用數(shù)值計(jì)算等特點(diǎn),可以將軟件補(bǔ)償法與硬件補(bǔ)償法結(jié)合使用, 用軟件補(bǔ)償模型量化硬件補(bǔ)償,從而實(shí)現(xiàn)以“軟”驅(qū)“硬”的模式實(shí)施義齒雕銑機(jī)加工補(bǔ)償。選取一臺(tái)自主開發(fā)的多軸三軸義齒雕銑機(jī)作為研究對(duì)象,對(duì)其定位誤差進(jìn)行建模和誤差補(bǔ)償,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以檢驗(yàn)該算法的有效性與可行性。
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宇匠數(shù)控專業(yè)生產(chǎn):高速精密 雕銑機(jī)、精雕機(jī)、石墨機(jī)、鉆攻中心、加工中心;
結(jié)語(yǔ)
本文以自主開發(fā)的三軸義齒雕銑機(jī)為研究對(duì)象, 在分析其空間定位誤差的基礎(chǔ)上建立了誤差補(bǔ)償模型,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,得到如下結(jié)論:
( 1) 在分析三軸雕銑機(jī)的機(jī)械拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,利用多體系統(tǒng)理論建立了低序體陣列表,然后建立 空間定位誤差模型。
( 2) 通過對(duì)三軸雕銑機(jī) X、Y、Z 向的幾何誤差進(jìn)行測(cè)量解析,然后解析其與空間誤差之間的關(guān)系,并取得 與空間誤差相關(guān)度較高誤差要素,建立空間幾何誤差補(bǔ)償模型。
( 3) 通過實(shí)驗(yàn)表明: 三軸雕銑機(jī) z 軸 Z 向的定位誤差從 1. 260 mm 降低到 0. 735 mm,減少 0. 525 mm,降幅為 41. 7%。實(shí)驗(yàn)表明本文所提出的三軸雕銑機(jī)空間定位誤差補(bǔ)償模型能對(duì)三軸雕銑機(jī)成功實(shí)施在線 誤差補(bǔ)償,具有較好的誤差補(bǔ)償效果。
2021-09
星瀚系列是宇匠數(shù)控打造的顛覆性產(chǎn)品,在高精度加工的情況下保證高速、高剛的特性,是真正意義的高速加工中心,其性能及質(zhì)量可媲美進(jìn)口高速加工中心。同時(shí)可配置超聲波系統(tǒng)與石墨集塵系統(tǒng),亦可運(yùn)用在陶瓷等硬脆料、石墨等高粉塵料的加工;… [了解更多]
2021-09
星瀚S系列是宇匠數(shù)控打造的顛覆性產(chǎn)品,采用全閉環(huán)設(shè)計(jì),在高精度加工的情況下保證高速、高剛的特性,是真正意義的高速加工中心,其性能及質(zhì)量可媲美進(jìn)口高速加工中心。同時(shí)可配置超聲波系統(tǒng)與石墨集塵系統(tǒng),亦可運(yùn)用在陶瓷等硬脆料、石墨等高粉塵料的加工;… [了解更多]
2021-09
TC系列超聲波陶瓷雕銑機(jī),是利用了超聲波高頻振動(dòng)原理作用于刀具,使刀具產(chǎn)生了16KHz-40KHz(每秒16000-40000次)的連續(xù)高強(qiáng)度脈沖沖擊,帶動(dòng)磨頭沖擊工作。當(dāng)工件的局部應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過材料脆裂極限,材料局部破碎去除。 適用范圍 特別適用于陶瓷(氧化鋯、氧化鋁、氮化鋁… [了解更多]
2020-10
引 言高速?gòu)?qiáng)力型龍門雕銑機(jī)床在精密模具制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,由于機(jī)型尺寸向大中型化發(fā)展,要求機(jī)床具有高剛性、高速的特性。在機(jī)床設(shè)計(jì)制造裝配過程中, 提出了更為苛刻的精度和剛度要求,機(jī)床高速切削情況下的抗振性要求越來越高。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需要,改變傳統(tǒng)機(jī)床制造裝配工藝步驟繁瑣,機(jī)… [了解更多]
2020-10
機(jī)床的加工精度的精度和加工的穩(wěn)定性一直是制 造業(yè)的研究熱點(diǎn), 而 Z軸的穩(wěn)定性是決定機(jī)床加工精度的關(guān)鍵性因素之一 。 Z軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得是否合理更是解決 Z軸問題的根本 。1 雕銑機(jī) Z軸設(shè)計(jì)過程的回顧在矩形導(dǎo)軌應(yīng)用之前, 人們使用的是圓導(dǎo)軌 。考慮到平衡 Z軸重力, 將導(dǎo)軌進(jìn)行平裝… [了解更多]