复杂刀具型面磨床数控系统预插补模块研究

摘要

机床加工是现代机械制造业的重要手段之一。在机械加工的各种方法中，磨削加工精度和加工效率高。随着工业的发展，磨削加工应用越来越广泛。而数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。实现加工机床及生产过程数控化，是当今的发展方向，也是国内外研究的热点。
　　数控加工预插补处理是数控系统的控制基础，它决定着数控系统性能的优劣。因此，数控预插补处理的研究对于整个数控加工技术的研究，有着重大的理论和现实意义。磨床数控系统预插补处理技术包括数控译码、刀具补偿、速度处理、其他辅助功能实现等。本文主要针对译码、刀补、轨迹规划等预插补做了研究。
　　本文通过对国内外预插补技术发展现状的研究，以工控PC机作为上位机，固高GTS系列运动控制器作为下位机构建的七轴数控工具磨床数控系统为对象，主要研究重点在于实现数控系统NC代码解释、刀具半径补偿、磨削加工前处理等几大预插补软件模块。
　　首先，针对工具磨床加工复杂刀具型面的特性，讨论数控系统的总体结构，以功能模块为单位，弱化各功能模块间的耦合，侧重研究模块自身功能的实现;其次，根据各预插补模块功能特点，基于Windows操作系统，使用面向对象的编程方法，设计软件开发方案，并开发出了友好的图形用户界面;最后着重研究了二维刀具半径补偿技术，采用方向矢量的概念经过数学几何计算和算法实现，得到刀心轨迹点坐标，并运用于磨削加工中的对数曲线刀补。
　　从实例的磨削加工运行结果来看，本文设计的预插补处理模块能够满足复杂刀具型面加工的需求。同时，在设计过程中由于采用软件模块化设计思想，提高了开发效率。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 预插补技术国内外研究现状

1．2．1 刀具半径补偿研究水平

1．2．2 数控译码研究现状

1．2．3 插补控制算法研究水平

1．3 本文主要研究内容

2 工具磨床数控系统结构

2．1 系统硬件平台

2．2 系统软件结构及预插补模块

2．2．1 软件系统总体结构

2．2．2 数控译码模块

2．2．3 刀具半径补偿模块

2．2．4 磨削轨迹规划模块

2．3 本章小结

3 数控译码功能模块

3．1 数控译码总体框架

3．2 数控代码格式

3．3 数控程序检错

3．4 数控代码预处理

3．4．1 词法分析

3．4．2 语法分析

3．4．3 语义分析

3．5 代码解释

3．6 本章小结

4 基于矢量法刀具半径补偿研究

4．1 刀具补偿功能

4．2 刀补方法

4．3 刀补转接类型及判定

4．3．1 三大转接类型

4．3．2 转接类型判定

4．4 刀补转接点计算

4．4．1 直线接直线

4．4．2 直线接圆弧或圆弧接直线

4．4．3 圆弧接圆弧

4．5 刀补软件算法实现

4．6 本章小结

5 磨削仿真加工及测试

5．1 系统人机界面

5．2 锥度铣刀磨削数学模型

5．2．1 锥刃前角磨削

5．2．2 锥刃后角磨削

5．3 磨床床体结构

5．4 仿真加工及测试

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果

致谢