虚拟数控铣削刀具磨损及加工误差建模分析

摘要

随着传统工业与计算机技术的不断结合，制造业逐渐转向信息化、智能化、自动化。虚拟制造技术应运而生，近年来迅速发展成为国内外学者的关注热点。在实际切削加工过程中，刀具磨损、切削力变形以及热变形是不可避免的，由此引发的加工误差直接影响到产品的表面质量及加工精度。因此进行数控铣削刀具磨损及加工误差分析与补偿研究具有重要的理论和现实意义。
　　本文针对虚拟数控铣削刀具磨损及加工误差进行了研究，在数控铣削物理仿真基础上，充分考虑导致刀具磨损的各种加工参数，分别采用不同的刀具参数和切削参数进行数控铣削组合实验，实现球头铣刀磨损建模与预测，此外，并通过实验验证了所建立模型的正确性;综合考虑各种因素对数控铣削加工误差的影响，建立了球头铣刀受力变形、受热变形、刀具磨损及工件受热变形的加工误差模型，并运用AdvantEdge FEM对其进行仿真分析，同时通过矢量叠加建立了综合误差模型，通过对综合误差进行补偿研究，在获得各影响因素综合误差补偿值的基础上，修改刀具轨迹坐标，实现对数控加工程序的调整。结合具体实例对综合模型进行了的准确性及可靠性验证;同时，基于VC++开发平台，结合MATLAB软件的应用以及数据库的调用，开发了虚拟数控铣削加工误差仿真系统。
　　通过切削加工实验，验证了数控铣削加工误差仿真系统的稳定性和合理性，这种利用虚拟加工仿真预测的方法对实际加工有一定的指导作用，提高了机床的利用率和加工效率，从而达到了降低成本的目的。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 数控铣削加工误差研究现状

1．2．2 数控铣削加工误差仿真系统研究现状

1．2．3 目前研究中存在的问题与不足

1．3 课题来源和研究内容

第2章 球头铣刀刀具磨损建模研究

2．1 球头铣刀磨损模型的建立

2．2 球头铣刀磨损模型系数的确定

2．3 刀具磨损模型的实验验证

2．4 本章小结

第3章 数控铣削加工误差分析与补偿

3．1 影响铣削加工误差的因素分析

3．2 有限元软件AdvantEdge FEM简介

3．2．1 有限元软件AdvantEdge FEM的特点

3．2．2 铣削加工有限元模型分析

3．3 受力变形引起的加工误差及补偿

3．4 工艺系统受热变形引起的加工误差及补偿

3．4．1 刀具热变形造成的加工误差

3．4．2 工件受热变形造成的JjQ-r误差

3．5 刀具磨损引起的加工误差及补偿

3．6 铣削加工综合误差补偿

3．7 加工误差预测及补偿检验

3．8 本章小结

第4章 数控铣削加工误差仿真系统研究

4．1 系统的总体设计

4．1．1 系统的基本要求和组成

4．1．2 系统功能模块结构

4．2 VC++与Matlab接口

4．2．1 在VC++中调用Matlab引擎

4．2．2 VC++中调用编译后的Matab*．m函数

4．3 系统运行流程及模块预测介绍

4．3．1 系统数据流程结构设计

4．3．2 刀具磨损预测

4．3．3 加工误差分析与补偿

4．4 系统的模块设计

4．4．1 用户登录模块的设计

4．4．2 系统模块功能运行验证

4．5 系统的实验验证

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢