【摘要】：五軸數(shù)控機(jī)床被廣泛應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤等復(fù)雜曲面零件加工制造中,五軸機(jī)床的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸使得制造技術(shù)更加靈活,但也對加工中刀具姿態(tài)的控制提出了挑戰(zhàn)。目前刀軸矢量的生成主要基于刀具和工件的幾何信息,由于忽略了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,基于幾何信息的刀軸矢量生成可能造成相鄰刀具方向的劇烈變化,從而引起驅(qū)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)學(xué)超差,并進(jìn)一步導(dǎo)致加工效率和質(zhì)量的降低,甚至對工件表面造成破壞。因此,幾何約束下的刀軸矢量光順性調(diào)整對實(shí)現(xiàn)高速高精的五軸數(shù)控加工技術(shù)具有重大意義。本文針對五軸數(shù)控加工中的刀軸矢量運(yùn)動(dòng)學(xué)光順調(diào)整問題,提出了一種綜合考慮五軸加工刀具碰撞約束與旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)約束的五軸加工刀軸矢量整體線性優(yōu)化方法,其主要研究內(nèi)容如下:(1)將初始刀軸矢量變換為機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸的坐標(biāo)形式并基于工件曲面約束求解刀具碰撞約束下的旋轉(zhuǎn)軸變化空間。首先,基于工件坐標(biāo)系下初始離散刀具路徑,使用五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)逆變換公式,求解得到初始刀軸矢量在機(jī)床坐標(biāo)系下旋轉(zhuǎn)軸坐標(biāo)形式的表達(dá)。然后,本文通過對旋轉(zhuǎn)軸的行程范圍進(jìn)行離散,建立無碰撞刀軸矢量空間的搜索模型,利用曲面到刀具軸線的距離關(guān)系,確定采樣刀軸矢量的可行性,直接確定無碰撞約束下的旋轉(zhuǎn)軸角度可行變化空間。(2)基于初始刀具路徑及旋轉(zhuǎn)軸變化空間,建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)約束下的刀軸矢量整體線性優(yōu)化方法。首先,以旋轉(zhuǎn)軸優(yōu)化值與初始值偏差最小為目標(biāo)函數(shù),綜合考慮旋轉(zhuǎn)軸角度可行變化空間約束及每一刀位點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)軸角速度、角加速度和角加加速度運(yùn)動(dòng)學(xué)約束,建立刀軸矢量優(yōu)化模型。然后,對優(yōu)化模型中優(yōu)化變量進(jìn)行變量替換,將刀軸優(yōu)化模型變換為線性規(guī)劃模型,并求解得到旋轉(zhuǎn)軸優(yōu)化坐標(biāo)。(3)開展整體葉盤工件的加工仿真和實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所提方法的有效性。首先,對整體葉盤工件進(jìn)行工藝規(guī)劃,并基于UG軟件生成了其粗、半精及精加工初始刀具路徑。然后,使用刀軸優(yōu)化模型對葉片精加工初始刀具路徑的刀軸矢量進(jìn)行調(diào)整。最后,通過加工仿真和整體葉盤加工實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證所提方法可有效改善機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,提高效率并改善加工表面質(zhì)量。
【圖文】：

圖 3.5 旋轉(zhuǎn)軸可行空間搜索求解Fig. 3.4 The solution of accessible rotary axes space由 3.2 節(jié)的刀具可行空間計(jì)算模型可計(jì)算得到離散形式的各刀位點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)軸的變化間，該旋轉(zhuǎn)軸可行空間僅可保證在各刀位點(diǎn)出刀具和工件之間不發(fā)生干涉碰撞，，未考

五軸數(shù)控加工整體葉盤加工流程
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V263;TG659

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本文編號(hào)：2614860