鞋楦加工中五轴数控系统刀具半径与非线性误差补偿

发布时间：2023-11-18 12:55

　　我国是制鞋大国,鞋植是制鞋的成型模具,需求量巨大。随着加工技术的进步,鞋植已实现了五轴数控加工,加工效率和质量得到很大提高。但是,在实际加工中,五轴数控系统的工作方式以及加工过程本身的特点使得加工误差必然存在。这些误差包括速度规划时运动轴的进给速度和加速度超出机床允许值时引起机床振动的动态误差、加工时由于刀具磨损引起的刀具误差、刀具和工件的热变形误差、旋转轴引起的非线性误差等。本文主要研究空间刀具半径补偿和非线性误差补偿两个问题,以用于鞋植加工的五轴数控系统为研究对象,探究可行的刀具半径磨损误差和非线性误差的补偿方法,主要研究内容有:(1)刀位数据的解算。对已有数控程序进行了相应处理,首先根据B旋转轴结构将B轴的位移信息转化为角度信息;其次根据鞋楦加工所用的五轴数控机床结构进行了机床运动学正、逆变换求解;最终利用Matlab实现了由数控代码向刀位数据的转换。(2)圆环面刀具半径补偿方法的提出与实现。在数控程序中,切触点信息以及切触点法向量信息都已经丢失,给刀具半径补偿方向的确定带来了极大的困难。本课题在切触点未知的情况下,提出了一种确定刀具半径补偿方向的可行方式,并利用Matlab进行...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 课题选题背景和研究意义
    1.2 五轴数控系统关键技术概述
        1.2.1 五轴刀具半径补偿技术发展现状
        1.2.2 非线性误差的研究现状
    1.3 课题的主要研究内容和章节安排
2 运动学变换及刀位信息的解算
    2.1 前置处理与轨迹规划
    2.2 后置处理与运动学变换
        2.2.1 五轴数控机床的分类
        2.2.2 图形变换的基本原理
        2.2.3 C'-B型五轴数控机床运动学求解
    2.3 B轴摆动角度的求解
    2.4 本章小结
3 空间圆环面刀具半径补偿研究
    3.1 平面刀具半径补偿
    3.2 五轴数控铣削的刀具半径补偿
    3.3 空间刀具半径补偿的问题描述
        3.3.1 圆环面刀具模型
        3.3.2 圆环面刀具半径补偿模型
    3.4 刀具半径补偿方向的探索
        3.4.1 切触点的连续性
        3.4.2 刀心点法矢补偿法
    3.5 数控程序仿真验证
        3.5.1 数控机床的搭建
        3.5.2 仿真对比验证
    3.6 实验加工分析
    3.7 本章小结
4 非线性误差的分析及其控制策略
    4.1 五轴数控系统非线性误差
        4.1.1 弓高误差
        4.1.2 非线性误差的产生机理
        4.1.3 非线性误差简化模型
        4.1.4 非线性误差的计算
        4.1.5 非线性误差的影响因素分析
        4.1.6 最大非线性误差的产生位置
    4.2 非线性误差的控制
        4.2.1 非线性误差的控制策略
        4.2.2 非线性误差控制策略的效果分析
    4.3 非线性误差的仿真分析
        4.3.1 未采用控制策略的刀心轨迹
        4.3.2 采用控制策略后的刀心轨迹
        4.3.3 非线性误差的定量仿真分析
    4.4 本章小结
5 结论
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：3865327