球头立铣刀数控磨削加工技术研究

摘要

随着现代制造技术的迅速发展，用于加工制造的刀具形状越来越复杂，刀具结构和几何参数的不断改进，致使刀具切削刃曲线日趋复杂，刀具加工的难度也越来越大。其中球头铣刀在航空航天、船舶、透平机械制造等领域中应用广泛，球头铣刀磨削加工技术主要体现在数控机床的编程方法上，但我国高品质球头铣刀的加工制造目前还是主要依赖进口设备以及进口数控编程软件。球头铣刀磨削加工技术的核心在于其工艺算法，而工艺方法于数控加工中体现在刀具制造的数控编程，工艺方法的关键技术有三点：数学模型、结合机床结构的刀位算法以及考虑实际加工条件的算法优化。本文针对哈尔滨量具刃具集团开发的五轴数控工具磨床，研究球头铣刀数控磨削加工技术，即对球头铣刀的工艺算法及数控编程方法进行研究。
　　首先，研究球头铣刀磨削的刀位算法。根据球头铣刀几何参数定义，以基于游动坐标系的法截面法建立其数学模型，得出加工球头铣刀所需的边界曲线以及法向向量。然后结合机床结构分析球头铣刀的工艺方法，配置每道工序所需的砂轮类型，以“磨削面法向跟踪+磨削边界切点跟踪法”的刀位算法，计算加工所需的刀位轨迹。
　　然后，利用VisualStudio C＃开发了球头铣刀的数控编程软件。使用Blend Design设计软件界面；采用ADO的方式操作Access数据库来进行数据的存储、修改和调用；用C＃和MATLAB混合编程的方法，根据计算得出的刀位轨迹，以刀具基本参数和机床加工工艺参数为基础，编写数控代码生成算法。
　　最后，在数控编程软件中修改相关参数之后运行软件，可以得到用于五轴数控工具磨床的加工代码。使用VERICUT平台进行加工仿真，在VERICUT中配置仿真环境，将生成的数控代码导入仿真环境，进行加工仿真。仿真完成之后，使用基于游动坐标系的法截面测量法测量并分析仿真结果，根据多次仿真结果测量得出的规律，进行数控编程算法的优化。

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第1章 绪论

1.1 课题来源和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

第2章 球头铣刀数学模型的建立

2.1 数控工具磨床的运动方式

2.2 回转刀具刀刃曲线通用数学建模

2.3 刀具参数的定义

2.4 球头铣刀刀刃曲线数学建模

2.5 球头铣刀前刀面数学建模

2.6 球头铣刀后刀面数学建模

2.7 本章小结

第3章 球头铣刀磨削加工工艺研究

3.1 球头铣刀磨削加工方法及砂轮配置

3.2 前刀面刀位轨迹计算

3.3 后刀面刀位轨迹计算

3.5 球头端面加工轨迹计算

3.6 本章小结

第4章 编程软件开发及数控代码仿真优化

4.1 数控编程软件的功能分析和总体设计

4.2 各个子模块的实现

4.3 基于VERICUT的加工仿真

4.4 算法补偿优化

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢