复杂曲面多轴加工的高精度、高效率数控编程系统研究

摘要

数控编程作为目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一,在实现设计加工自动化、提高加工精度和表面加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要的作用.本文基于自由曲面的几何特征,对在保证加工精度的前提下如何提高曲面加工效率的问题进行了较为深入系统的研究.本研究首先从高精度、高效率的加工目标出发,对数控编程系统应解决的关键技术问题进行了深入分析,建立了针对复杂NURBS曲面的多轴数控加工并在加工参数方面具有自适应选择能力、在干涉避免方面具有自适应刀轴控制能力以及在行距计算方面具有高精度计算能力的较为完善的数控编程系统体系.深入分析了刀具尺寸与曲面加工效率和表面加工质量的关系,提出了可提高加工效率的刀具选择策略.该策略基于本研究提出的各类干涉特征点的筛选算法,并通过对所筛选的少量干涉特征点的分析,可快速、有效地得到能进行曲面整体无干涉加工的最大尺寸刀具.针对几何特征复杂的大尺寸曲面,设计了组合刀具的选择算法,提高了曲面的整体加工效率.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1数控系统的发展趋势

1.2数控编程技术的发展概况

1.3 NC刀具路径生成方法研究现状

1.3.1刀具轨迹生成所包含的内容及轨迹优劣的评价

1.3.2刀轨生成算法存在的问题

1.4论文的目的、意义和主要工作

1.4.1论文的目的及意义

1.4.2论文的主要工作

2高精度、高效率的数控编程系统研究

2.1引言

2.2高精度、高效率的数控编程系统的基本设想

2.3高精度、高效率的数控编程系统的基本功能体系

2.4数控编程系统的功能体系分析

2.5高精度、高效率的数控编程系统的控制结构

2.6系统实现的关键理论与技术问题

2.7本章小结

3 刀具尺寸的合理选择

3.1引言

3.2刀具选择的影响因素分析

3.3最优小刀具选择

3.3.1搜索干涉特征点

3.3.2小刀具的选择

3.4组合刀具的选择

3.4.1曲面初始加工路径生成

3.4.2刀具尺寸与加工面积的关系分析

3.5算法实现

3.6本章小结

4刀轴的控制与优化

4.1引言

4.2刀具干涉及其特征分析

4.2.1曲率干涉特征

4.2.2刀底干涉特征

4.2.3刀杆干涉特征

4.3干涉避免策略的确定

4.4无刀底干涉的刀轴定位

4.4.1 NURBS曲面的离散

4.4.2无刀底干涉的刀轴矢量确定

4.5无曲率干涉的刀轴定位

4.5.1曲率干涉检测

4.5.2曲率干涉的刀轴调整策略

4.6无全局干涉的刀轴定位

4.6.1全局干涉检测

4.6.2全局干涉的刀轴调整策略

4.7本章小结

5行距的高精度计算

5.1引言

5.2行距的计算与影响因素分析

5.2.1平头立铣刀的有效切削半径计算

5.2.2曲面法截线的近似

5.2.3行距的计算

5.3行距精度的自适应控制

5.4本章小结

6进给速度的优化控制

6.1引言

6.2刀具路径生成

6.2.1切削路径生成

6.2.2刀心路径生成

6.3恒表面切削速度的确定

6.3.1进给误差不超值的切削速度确定

6.3.2刀心进给速度不超界的切削速度确定

6.3.3刀心进给加速度不超界的切削速度确定

6.4刀心运动轨迹的参数插补

6.4.1刀心运动轨迹的参数插补

6.4.2参数插补的误差补偿

6.5本章小结

7实体加工对比实验

7.1引言

7.2实验设备

7.3实验步骤

7.4应用实例

7.5算法在工程曲面中的应用

7.6实验结果分析

7.7本章小结

8结论

致 谢

参考文献

附录1 作者在攻读博士学位期间发表的学术论文

附录2 作者在攻读博士学位期间参与的科研项目

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