五轴联动抛光机床图形化编程与伺服控制研究

摘要

抛光是机械加工的最后工序，广泛应用于水暖、涡轮机叶片和模具等产品加工中。传统抛光主要依靠手工，不仅费时费力、效率低下，而且产品均一性差，工人劳动环境恶劣。因此，实现抛光自动化十分必要。如今，五轴联动技术已广泛应用于自由曲面加工中，能够实现高速、高精度加工。抛光并不能提高工件的尺寸精度或几何精度，也就是说抛光加工并不要求高精度，这就大大降低了抛光机床的技术要求，因此开发一台高效、实用、价格低廉的五轴联动抛光机床是完全可行的。本文围绕水龙头抛光加工的技术特点，提出了五轴联动水龙头抛光机床的解决方案。
　　论文主要包括以下几个方面的内容:
　　(1)根据水龙头的曲面特征，设计了抛光机床的结构。并推导了该机床结构的后置处理算法。
　　(2)根据自由曲面的传统加工方式和抛光加工的技术特点，提出了水龙头抛光的加工方法。基于UG二次开发功能在UG中实现了这种加工方法，然后将机床的后置处理算法和NC代码格式写入软件中，就完成了适用于抛光机床的图形化编程软件。
　　(3)在VERICUT中搭建虚拟机床，将图形化编程软件生成的NC代码导入虚拟机床中，进行仿真加工并分析了不同走刀方式的加工精度。
　　(4)以VisualC++6.0为开发平台，结合固高科技的运动控制卡，开发了抛光机床的软件系统，软件主要实现了三大功能:单轴点动，坐标实时监控，NC代码解释执行。
　　(5)利用现有的三轴机床和自行设计的两轴转台搭建了五轴抛光机床实验台，利用两套数控系统对实验台进行控制，一套控制位置，一套控制姿态，以此来模拟五轴联动抛光加工，并对实验误差进行了测量、分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 五轴联动抛光机床的国内外研究现状

1．2．2 图形化编程的国内外研究现状

1．2．3 数控系统的国内外研究现状

1．3 课题主要研究内容

第2章 五轴抛光机床结构与后置处理算法

2．1 五轴抛光机床结构

2．1．1 坐标轴的定义

2．1．2 五轴联动数控机床种类的划分及其性能特点

2．1．3 抛光机床的结构

2．2 后置处理算法

2．2．1 后置处理算法的数学基础

2．2．2 基于几何法的后置处理算法

2．2．3 基于DH法的后置处理算法

2．3 本章小结

第3章 基于UG二次开发功能的图形化编程方法

3．1 理论基础

3．1．1 自由曲面的基本知识

3．1．2 非圆曲线轮廓的数值计算

3．2 UG二次开发功能简介

3．3 图形化编程软件的实现

3．3．1 实现方法

3．3．2 UG二次开发框架

3．3．3 图形化编程软件的具体实现

3．4 本章小结

第4章 基于VERICUT的仿真加工

4．1 VERICUT软件简介

4．1．1 VERICUT软件功能介绍

4．1．2 仿真系统构建流程

4．2 PRO/E中系统建模

4．3 VERICUT中建立抛光机床仿真系统

4．3．1 建立机床组件树

4．3．2 建立抛光机床刀具

4．3．3 加载机床控制系统及添加数控程序

4．3 仿真分析

4．4 本章小结

第5章 基于固高运动控制卡的数控系统开发

5．1 数控系统的总体设计

5．2 硬件系统简介

5．2．1 运动控制卡

5．2．2 其它的硬件

5．3 软件系统

5．3．1 开发方法

5．3．2 人机界面设计

5．3．3 系统架构及算法实现

5．3 本章小结

第6章 五轴联动抛光机床实验

6．1 实验平台的搭建

6．1．1 关键部件设计

6．1．2 控制系统

6．1．3 位置标定

6．2 后置处理算法

6．3 基于VERICUT的仿真加工

6．4 实际加工过程

6．5 误差测量与分析

6．6 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

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