多轴联动数控机床刀轴优化与检测技术研究

摘要

产品加工中一个棘手问题是如何在提高效率的同时，改善加工工件质量。刀轴的光顺性影响工件表面加工质量及加工效率，因而改善刀轴光顺性是解决上述问题的一个可行着力点。此外，搜索光顺刀轴时，步长因子选择不当，会导致收敛速度慢甚至发散，因而实现步长根据刀轴可行空间自行调整极为重要。
　　本文构建了基于网格点的刀轴优化模型，设计了变步长刀轴优化搜索算法。变步长搜索算法是在降维可行空间内根据刀轴干涉情况自适应调整步长，首先获取三维刀轴可行空间，设计边界提取算法获取边界，并根据机床运动学特性进行降维，基于射线法，判定可行性，利用刀轴干涉调整策略获取自适应步长，更新刀轴；仿真表明，相比定步长搜索，变步长搜索具有更高的鲁棒性。
　　利用小波分解主轴电流，建立了基于主轴电流的工件表面光顺性定性分析策略：主轴电流异常检测算法。主轴电流异常检测算法利用二分法获取包络线比率，根据简单移动平均法或多项式拟合法获取滑动窗口数据中心线，利用比率及中心线确定单窗异常样本，利用滑动窗口和累计异常率确定样本点是否为异常。实验表明，本文基于主轴电流的工件表面光顺性定性分析方法具有一定适用性。
　　最后，优化五轴加工的s件的刀轴，针对初始较优的刀轴，光顺性度量值仍下降了7.63％，针对初始不光顺的刀轴，表面光顺性有明显改善。优化后，主轴电流异常检测较准确的定位了工件表面不光顺位置，表面本文的刀轴优化算法及基于主轴电流的工件表面光顺性定性分析方法的适用性。

目录

声明

1 绪论

1.1课题来源

1.2研究目的与意义

1.3相关文献综述

1.4 本文主要内容与框架

2 基于变步长的多轴联动数控机床优化刀轴搜索策略研究

2.1基于网格点的刀轴优化模型构建

2.2基于三角网格的刀轴可行空间提取策略研究

2.3可行空间“广义”边界提取策略研究

2.4基于数控机床运动学特性的刀轴可行空间降维策略研究

2.5五轴加工优化刀轴搜索策略研究

2.6本章小结

3 基于射线法的刀轴干涉判定和调整策略研究

3.1基于射线法的刀轴干涉判定算法研究

3.2初始刀轴干涉调整策略研究

3.3当前迭代刀轴干涉调整策略研究

3.4本章小结

4 基于主轴电流的工件表面光顺性定性分析

4.1主轴电流时频局部化处理

4.2基于主轴电流异常检测的工件表面光顺性定性分析

4.3本章小结

5 五轴加工刀轴优化搜索算法实验验证与分析

5.1实验流程

5.2实验基础

5.3优化效果分析

5.4基于主轴电流的工件表面光顺性分析

5.5本章小结

6 全文总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录