面向人工骨加工的开放式数控系统研究

发布时间：2017-05-25 09:16

  本文关键词：面向人工骨加工的开放式数控系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着市场需求越趋紧俏和产品规格日益增多,人工骨加工技术研究进入崭新阶段。利用多轴人工骨加工设备及其数控系统完成人工骨精密切削加工,带来了制造精度稳定、加工成本降低、个性化生产易实施等优点。但国内自主研发的人工骨加工数控系统存在着加工对象单一、加工尺寸较小、加工特征较简单等局限性。本课题提出了基于运动控制器的开放式人工骨加工数控系统开发任务,以人工骨加工平台为研究对象,以“PC+运动控制器”为控制核心,针对目前我国现阶段人工骨加工数控系统存在的问题,开发出一套适用于多种类、大尺寸、逼近真实骨骼形态对象加工的人工骨数控加工系统。本课题的主要研究内容如下:(1)从人工骨曲面特征加工分析出发,完成了开放式人工骨数控加工系统硬件平台的结构设计与选型工作。(2)结合GTS-800-PV卡自带运动控制函数库以及VC编程特点,对开放式人工骨数控加工软件进行了总体设计;详细地阐述了人机交互系统中各功能模块结构组成,并对主要功能模块进行了详细设计与实现。(3)利用UG软件的自定义接口函数,进行面向人工骨特征加工的工艺知识库设计。通过工艺知识库辅助UG/CAM模块进行股骨头的五轴加工编程。获得的刀具路径表明了基于工艺知识库的计算机加工编程具有一定的优越性。在总结导动面对刀轨生成影响性以及刀具位姿调整解决干涉的经验后,利用UG/Open功能进行刀具路径的主动性与被动性优化,有效地改善人工骨加工过程中刀具与毛坯的干涉情况。(4)通过对后置处理过程的理论分析,联系人工骨数控加工系统硬件结构参数,完成人工骨开放式数控系统专用后置处理器的定制工作,并利用该处理器后置处理上一章优化后刀位文件。通过系统性分析Vericut7.3虚拟环境下人工股骨头铣削加工仿真实验结果,得出该数控系统能够满足人工骨对象的加工要求。
【关键词】：开放式系统 人工骨加工 曲面特征 GTS-800-PV CAM
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.17
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 课题研究的背景及意义12-14
• 1.2 国内外人工骨加工系统研究现状14-16
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内研究现状15-16
• 1.3 开放式数控系统16-18
• 1.4 课题主要研究内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第2章 面向人工骨的开放式数控加工系统设计20-34
• 2.1 人工骨曲面加工分析20-23
• 2.1.1 人工骨曲面加工特征20-21
• 2.1.2 人工骨曲面加工方法21-23
• 2.2 人工骨开放式数控加工系统总体设计23-26
• 2.2.1 系统布局结构设计23-24
• 2.2.2 系统硬件结构方案24-25
• 2.2.3 伺服控制方案选择25-26
• 2.3 人工骨开放式数控加工系统硬件组成与连接26-33
• 2.3.1 伺服运动控制单元26-27
• 2.3.2 伺服驱动系统设计27-29
• 2.3.3 电气液线路设计29-32
• 2.3.4 电主轴变速控制32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 人工骨开放式数控加工软件系统开发34-50
• 3.1 开发平台34
• 3.2 软件系统结构设计34-40
• 3.3 系统软件主要功能模块详细设计及实现40-49
• 3.3.1 系统软件的自动加工模块40-45
• 3.3.2 系统软件的手动控制模块45
• 3.3.3 系统软件的刀具路径演示模块45-48
• 3.3.4 系统软件的参数设置模块48-49
• 3.3.5 系统软件的系统诊断模块49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 基于人工骨特征的刀具路径规划与优化50-70
• 4.1 面向人工骨特征的工艺知识库设计50-54
• 4.1.1 知识库构成模块50-52
• 4.1.2 知识库辅助CAM52-54
• 4.2 股骨头加工工艺分析54-56
• 4.2.1 加工工艺制定原则54
• 4.2.2 加工刀具选型54-55
• 4.2.3 加工参数制定55-56
• 4.3 股骨头五轴数控加工路径规划56-63
• 4.3.1 股骨头毛坯准备与装夹轴线定义56-59
• 4.3.2 股骨头五轴加工编程59-63
• 4.4 股骨头加工路径优化63-69
• 4.4.1 驱动曲面优化系统开发63-65
• 4.4.2 CLSF文件格式65-66
• 4.4.3 刀具位姿优化系统设计66-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第5章 人工骨加工数控系统后置处理及虚拟实验仿真70-85
• 5.1 加工系统的后置处理基础70-72
• 5.2 加工系统的专用后置处理器定制开发72-78
• 5.2.1 基于UG/Post Builder的后置处理流程72-74
• 5.2.2 人工骨加工系统专用后置处理器定制74-78
• 5.3 人工骨虚拟加工仿真实验78-82
• 5.3.1 人工骨虚拟加工仿真系统设计流程78-79
• 5.3.2 数控加工仿真系统的详细构建79-81
• 5.3.3 数控加工仿真系统的结果分析81-82
• 5.4 人工骨微切削模拟实验平台搭建82-84
• 5.5 本章小结84-85
• 总结与展望85-87
• 参考文献87-90
• 攻读学位期间发表的学术论文90-91
• 致谢91

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