复杂曲面五轴联动数控加工的进给率规划

摘要

五轴数控机床是由三轴机床增加两个旋转自由度构成,利用这两个旋转轴,五轴数控机床可以提高刀具的可达性，成为加工复杂曲面零件的重要手段。但由于旋转运动的引入，数控代码中的机床进给率与刀尖点运行速度成为非线性关系，数控代码中指定的进给率难以反映刀具的真实进给率，本文针对复杂曲面零件的五轴高效数控加工，研究了同时考虑机床坐标系和工件坐标系运动学约束的进给率规划问题。本课题主要研究内容有：　　1.针对三种不同结构五轴联动数控机床结构特点，阐述了产生回转中心误差的原因，研究了在后置处理中补偿回转中心误差的方法并提出相应的算法，并在双摆头结构五轴数控机床上验证了后置处理方法的有效性。　　2.针对五轴联动数控加工中恒定机床进给率下加工刀尖点速度波动的问题，提出了同时考虑机床坐标系和工件坐标系下运动学性能约束的进给率规划方法。根据后置处理研究中得到的机床坐标系和工件坐标系之间的运动学变换关系，综合考虑了机床各轴运动速度和加速度约束条件，以及刀尖点与工件相对运动速度与加速度约束条件，对各程序段中的机床进给速度进行规划，同时实现了机床运行速度和刀尖点速度的平滑，在具有摆头-转台结构的数控机床上验证了规划进给率的数控代码，加工时间缩短了32.9％。利用Vericut中的Optipath模块，对基于材料去除率速度规划方法进行研究。　　3.在上述两项工作的基础上，基于Visual Studio_2008为三种结构的五轴数控机床开发了专用后置处理程序，在后置处理生成NC代码的过程中，同时考虑了机床回转轴回转中心误差。针对木质船模精加工和发动机整体叶轮的五轴加工规划了加工工艺，并应用专用软件进行后置处理，对生成的NC代码进行速度规划，最后进行了实验验证。

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上海交通大学硕士学位论文答辩决议书

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第一章 绪论

1.1 数控加工技术概述

1.2 后置处理关键技术研究现状

1.3 课题研究目的与意义

1.4 课题主要内容

第二章 五轴联动数控机床后置处理及误差补偿

2.1 后置处理的基本概念

2.2 五轴联动数控机床运动学变换

2.3 后置处理误差补偿的仿真验证

2.4 小结

第三章 五轴联动数控加工进给率规划

3.1 进给率规划的基本概念和意义

3.2 基于刀尖和机床运动学约束的进给率规划方法

3.3 基于恒定材料去处率的进给率规划方法

3.4 小结

第四章 后置处理软件开发与加工应用

4.1 专用后置处理系统

4.2 专用后置处理器的软件开发

4.3 五轴联动数控加工工艺规划

4.4 后置处理软件的加工应用

4.5 小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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