复杂曲面五轴联动数控加工的进给率规划

发布时间：2017-06-20 14:12

  本文关键词：复杂曲面五轴联动数控加工的进给率规划，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：五轴数控机床是由三轴机床增加两个旋转自由度构成,利用这两个旋转轴,五轴数控机床可以提高刀具的可达性,成为加工复杂曲面零件的重要手段。但由于旋转运动的引入,数控代码中的机床进给率与刀尖点运行速度成为非线性关系,数控代码中指定的进给率难以反映刀具的真实进给率,本文针对复杂曲面零件的五轴高效数控加工,研究了同时考虑机床坐标系和工件坐标系运动学约束的进给率规划问题。本课题主要研究内容有: 1.针对三种不同结构五轴联动数控机床结构特点,阐述了产生回转中心误差的原因,研究了在后置处理中补偿回转中心误差的方法并提出相应的算法,并在双摆头结构五轴数控机床上验证了后置处理方法的有效性。 2.针对五轴联动数控加工中恒定机床进给率下加工刀尖点速度波动的问题,提出了同时考虑机床坐标系和工件坐标系下运动学性能约束的进给率规划方法。根据后置处理研究中得到的机床坐标系和工件坐标系之间的运动学变换关系,综合考虑了机床各轴运动速度和加速度约束条件,以及刀尖点与工件相对运动速度与加速度约束条件,对各程序段中的机床进给速度进行规划,同时实现了机床运行速度和刀尖点速度的平滑,在具有摆头-转台结构的数控机床上验证了规划进给率的数控代码,加工时间缩短了32.9%。利用Vericut中的Optipath模块,对基于材料去除率速度规划方法进行研究。 3.在上述两项工作的基础上,基于Visual Studio_2008为三种结构的五轴数控机床开发了专用后置处理程序,在后置处理生成NC代码的过程中,同时考虑了机床回转轴回转中心误差。针对木质船模精加工和发动机整体叶轮的五轴加工规划了加工工艺,并应用专用软件进行后置处理,对生成的NC代码进行速度规划,最后进行了实验验证。
【关键词】：五轴联动 后置处理 进给率规划 机床坐标系 工件坐标系
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 数控加工技术概述12-15
• 1.1.1 数控编程的关键技术13
• 1.1.2 数控编程的发展现状13-15
• 1.1.3 小结15
• 1.2 后置处理关键技术研究现状15-17
• 1.2.1 刀位数据后置处理15-16
• 1.2.2 五轴联动进给速度规划16-17
• 1.3 课题研究目的与意义17-18
• 1.4 课题主要内容18-20
• 第二章 五轴联动数控机床后置处理及误差补偿20-36
• 2.1 后置处理的基本概念20-25
• 2.1.1 刀位文件20-23
• 2.1.2 五轴机床运动轴的定义23
• 2.1.3 五轴机床的结构类型23-25
• 2.1.4 五轴数控机床回转中心几何误差的概念25
• 2.2 五轴联动数控机床运动学变换25-33
• 2.2.1 运动学变换中相关坐标系的定义25-26
• 2.2.2 A-C 双转台五轴联动数控机床运动学变换26-29
• 2.2.3 B-C 双摆头五轴联动数控机床运动学变换29-31
• 2.2.4 A 转台B 摆头五轴联动数控机床运动学变换31-33
• 2.3 后置处理误差补偿的仿真验证33-35
• 2.4 小结35-36
• 第三章 五轴联动数控加工进给率规划36-53
• 3.1 进给率规划的基本概念和意义36-37
• 3.1.1 刀尖点速度和机床进给率36
• 3.1.2 进给率规划的工程意义36-37
• 3.2 基于刀尖和机床运动学约束的进给率规划方法37-43
• 3.2.1 进给率规划的假设条件37
• 3.2.2 进给率规划数学模型37-38
• 3.2.3 进给率规划模型模型求解38-39
• 3.2.4 进给率规划算法仿真39-43
• 3.3 基于恒定材料去处率的进给率规划方法43-52
• 3.3.1 VERICUT 简介43-44
• 3.3.2 优化原理44-45
• 3.3.3 优化仿真45-52
• 3.4 小结52-53
• 第四章 后置处理软件开发与加工应用53-75
• 4.1 专用后置处理系统53-55
• 4.1.1 后置处理系统简介53
• 4.1.2 专用后置处理系统的功能和结构53-55
• 4.2 专用后置处理器的软件开发55-59
• 4.2.1 开发平台的选择55
• 4.2.2 程序架构55-56
• 4.2.3 主要算法56-57
• 4.2.4 操作界面57-59
• 4.3 五轴联动数控加工工艺规划59-72
• 4.3.1 五轴数控加工工艺简介59-62
• 4.3.2 木质船模五轴数控精加工工艺62-68
• 4.3.3 整体叶轮五轴数控加工工艺68-72
• 4.4 后置处理软件的加工应用72-73
• 4.5 小结73-75
• 第五章 总结与展望75-77
• 5.1 总结75
• 5.2 展望75-77
• 参考文献77-80
• 致谢80-81
• 攻读学位期间发表的学术论文目录81

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王恩远;林宋;张琪琪;王丹;马壮;郭贵宾;刘传杨;;基于五轴数控机床的膝关节复杂曲面高效加工策略[J];现代制造工程;2012年08期

2 张向国;张海鸥;王湘平;王桂兰;;等离子弧熔积五轴成形轨迹规划方法[J];新技术新工艺;2013年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 韩春茂;薄壁壳体位置标识喷印系统开发[D];大连理工大学;2012年

2 张善永;石材立体工艺制品雕刻机器人加工技术研究[D];山东大学;2012年

3 王力爽;数控加工仿真及加工参数优化的研究[D];沈阳理工大学;2012年

4 陈志成;基于刀具轨迹的五轴插补器的研究与开发[D];哈尔滨工程大学;2012年

5 胡命华;五轴数控侧铣加工进给参数优化技术研究[D];西南交通大学;2013年

6 李庄;五轴机床运动学通用建模理论研究及应用[D];西南交通大学;2013年

  本文关键词：复杂曲面五轴联动数控加工的进给率规划，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：465877