五轴联动数控加工中心加工仿真研究

摘要

现代科学技术以及市场需求日新月异，表现为产品结构日趋复杂化的同时加工精度要求也越来越高。航空航天业中的重要零部件如飞行器外壳、发动机叶片，模具、汽车车身的生产中，结构复杂或是曲面零件占有很大的百分比，这对现代制造业提出了更高、更新的要求。五轴数控机床是近年来为了满足上述要求而得到迅速发展和广泛的市场认可的数控机床。由于刀具相对于工件可以实现更加灵活的位姿转换，应用五轴数控机床可以轻松实现一次装夹，完成零件的所有加工工序，在保证加工精度的同时，可以大幅提高生产效率。此外，伴随着计算机仿真技术的日趋成熟，仿真技术在数控加工领域得到了越来越广泛的应用。数控加工仿真是数控程序在实际加工执行前的最后一道验证程序，其目的是验证程序的正确性，检测实际加工过程中可能出现的各种状况，从而方便现场加工人员分析加工程序，辅助数控编程人员对加工程序进行修改、编辑，将程序中存在的可能造成不必要经济损失的隐患扼杀在襁褓中。
　　本文以米克朗UCP800双转台五轴数控机床的复杂曲面零件的加工仿真为主线，对五轴数控机床的运动求解、后置处理的开发以及典型复杂曲面零件的数控编程这三个关键技术分别进行了重点研究。具体的研究内容如下:
　　(1)分析了常见的三种五轴数控机床的结构和性能特点;基于物体空间变换的数学理论，分别对上述三种五轴数控机床进行了运动求解。
　　(2)通过收集机床以及所配置的数控系统的各项信息，利用UG/PostBulider和TCL语言开发了本文所需的后置处理器，构架了数控编程系统和数控加工仿真系统之间的信息桥梁。
　　(3)以叶轮为加工仿真对象，对其进行结构分析和加工工艺规划，基于UG/CAM进行了自动数控编程，为加工仿真提供了程序的来源。
　　(4)基于VERICUT构建了五轴数控机床的运动仿真模型，并且进行了数控系统的配置，完成了叶轮的五轴联动数控加工仿真。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 五轴数控机床概述

1．2．1 五轴数控机床的发展现状

1．2．2 五轴数控机床的应用范围

1．3 数控加工仿真研究现状

1．4 相关技术概述

1．4．1 数控编程技术

1．4．2 后置处理技术

1．5 论文的主要研究内容及框架结构

1．6 本章小结

第2章 五轴数控机床的运动求解

2．1 运动求解的数学理论

2．1．1 平移变换

2．1．2 旋转变换

2．1．3 绕过原点的任意方向矢量的旋转变换

2．1．4 绕过任意点的任意方向矢量的旋转变换

2．2 五轴数控机床的结构分类

2．2．1 双转台型五轴数控机床

2．2．2 双摆头型五轴数控机床

2．2．3 摆头转台型五轴数控机床

2．2．4 非正交五轴数控机床

2．3 五轴数控机床的运动求解

2．3．1 双转台型五轴数控机床的运动求解

2．3．2 双摆头型五轴数控机床的运动求解

2．3．3 摆头转台型五轴数控机床的运动求解

2．3．4 非正交五轴数控机床的运动求解

2．4 本章小结

第3章 后置处理的开发

3．1 刀位源文件

3．2 后置处理开发理论

3．2．1 UG／Post-Bulider

3．2．2 TCL语言

3．3 米克朗UCP800后置处理开发

3．3．1 机床参数和数控系统信息

3．3．2 后置处理的开发

3．3．3 后置处理的用户化

3．4 后置处理的注册

3．5 后置处理的验证

3．6 本章小结

第4章 基于UG CAM的叶轮数控编程

4．1 CAD／CAM集成数控编程系统

4．2 UG CAM数控编程理论

4．2．1 UG CAM

4．2．2 UG CAM的工作流程

4．3 叶轮加工工艺规划

4．3．1 加工阶段的的划分

4．3．2 毛坯的确定

4．3．3 切削用量的确定

4．3．4 刀具的选择

4．3．5 加工路线的确定

4．4 叶轮的数控编程

4．4．1 叶轮加工轨迹的生成

4．4．2 叶轮加工NC程序的生成

4．5 本章小结

第5章 基于VERICUT的五轴数控加工仿真

5．1 VERICUT数控加工仿真概述

5．2 机床仿真模型的创建

5．2．1 机床主要部件模型的导出

5．2．2 机床运动学模型的构建

5．2．3 机床仿真参数的设置

5．3 数控系统的配置

5．3．1 数控系统的添加

5．3．2 自动换刀指令的配置

5．3．3 夹具动作指令的配置

5．4 数控加工仿真的实现

5．5 本章小结

第6章 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

附录