径流式叶轮五轴数控加工及专用后置处理器Star-Fpost软件的研究

摘要

五轴联动数控加工是实现自由曲面零件,高效、高质量加工的重要手段。径流式叶轮作为透平机械中的关键部件,其加工质量将直接影响透平机械的整体性能。本文结合课题的实际要求,针对径流式叶轮五轴联动数控加工的关键技术展开研究。
　　 首先使用NX的CAD模块完成叶轮的建模。然后分析叶轮的结构特点进行工艺路线的制定,其中包括毛坯的选择,叶轮夹具的设计等。其次,结合现有的MIKRON UCP800五轴联动加工中心,以径流式叶轮的五轴联动数控加工作为研究对象,使用NX的CAM模块进行叶轮五轴联动加工的刀路规划。后置处理作为CAM和实际机床加工中的重要环节,为了提高径流式叶轮的加工技术,重点阐述了五轴联动后置处理的关键技术。以双摆台五轴联动结构为例,进行了机床坐标运动学求解,推导出了后置处理的坐标转换方程。最后利用面向对象的编程语言,开发出五轴联动后置处理软件Star-Fpost。为了检验五轴联动后置处理软件Star-Fpost的效果,在VERICUT仿真平台中构建了MIKRON UCP800的机床模型,对径流式叶轮进行仿真加工。

目录

文摘

英文文摘

致谢

论文说明:图表目录

第一章 绪论

1.1 五轴联动加工技术综述

1.1.1 五轴联动机床的介绍

1.1.2 五坐标联动加工相关研究

1.2 后置处理技术

1.3 论文背景和课题来源及论文的主要工作

第二章 径流式叶轮自由曲面造型和加工工艺研究

2.1 径流式叶轮的造型

2.1.1 透平膨胀机工作原理和叶轮设计要求

2.1.2 叶轮造型关键技术

2.1.3 叶轮成型方法简介

2.1.4 基于反求的叶轮造型

2.2 叶轮总体工艺规划和毛坯准备

2.2.1 叶轮加工关键技术

2.2.2 叶轮材料选择

2.2.3 叶轮过渡毛坯加工

2.3 五轴加工流道和叶片

2.3.1 工装和夹具设计

2.3.2 NX/CAM叶轮加工

2.4 整体叶轮加工误差分析

2.4.1 机械加工产生的误差

2.4.2 CAM系统内部误差

2.5 本章小结

第三章 后置处理技术基础

3.1 NX刀位文件研究

3.1.1 文件关键代码意义

3.1.2 CLSF文件与数控代码的联系

3.2 后置处理的运动求解

3.2.1 几何变换

3.2.2 坐标变换

3.2.3 几何变换与坐标变换的关系

3.3 双摆台五轴机床运动求解

3.3.1 双摆台五轴联动机床结构

3.3.2 坐标转换矩阵基本原理

3.3.3 双摆台坐标转换算法

3.4 本章小结

第四章 Star-Fpost专用后置处理器的开发

4.1 后置处理器模块化设计思想

4.2 编程软件选择

4.3 CLSF信息读取模块

4.4 进给模块后置处理

4.4.1 直线进给的后置处理

4.4.2 圆弧进给的后置处理

4.5 实时速度控制模块后置处理

4.5.1 数控系统的三种F指令的计算

4.5.2 软件实现方法

4.6 RPCP功能模块

4.7 本章小结

第五章 VERICUT仿真平台验证

5.1 VERICUT构建机床

5.1.1 机床建模的关键概念

5.1.2 VERICUT构建机床流程

5.1.3 VERICUT中构建机床的注意事项

5.2 实例验证

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 引言

6.2 论文总结

6.3 工作展望

附录一叶轮轮毂精加工代码

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文