本文關(guān)鍵詞： 高層數(shù)控裁床 動(dòng)態(tài)相切插補(bǔ) 速度規(guī)劃策略 形變與誤差　出處：《浙江工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：高層數(shù)控裁床以加工效率、原材料利用率高、不損傷剪裁對(duì)象、污染低等優(yōu)勢(shì),在布料/皮革等薄片狀非金屬材料加工中扮演著越來(lái)越重要的角色。針對(duì)剪裁區(qū)的剪裁布料/皮革厚、進(jìn)給速度快、剪裁路徑復(fù)雜、剪裁期間不間斷過(guò)窗等問(wèn)題,深入研究機(jī)床加工機(jī)理及其關(guān)鍵技術(shù)理論,包括多因素關(guān)聯(lián)的速度規(guī)劃方法、“動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)相切”三軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)算法、過(guò)窗剪裁條件下的插補(bǔ)算法與速度規(guī)劃方法,動(dòng)態(tài)載荷下刀具大形變問(wèn)題及其加工誤差分析。通過(guò)對(duì)高層數(shù)控裁床加工機(jī)理及其關(guān)鍵技術(shù)理論研究與實(shí)踐,為設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠、剪裁加工智能、動(dòng)力節(jié)能降耗等現(xiàn)有技術(shù)革新方案提供理論支撐。1.三軸聯(lián)動(dòng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相切插補(bǔ)算法高層數(shù)控裁床加工過(guò)程包括三軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)過(guò)程:沿X、Y軸方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),沿著Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)輔助進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。以剪裁路徑曲線為直線、圓弧分析對(duì)象,提出了基于Z軸等步長(zhǎng)的三軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)算法;以NURBUS曲線為研究對(duì)象,分別提出以最大弓高、最大法向加速度為約束,參數(shù)等步長(zhǎng)數(shù)等補(bǔ)償高次曲線三軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)算法;以大曲率曲線和剪裁輪廓為尖角為研究對(duì)象,提出“以曲代直”和“以曲代曲”的插補(bǔ)控制策略,為減少提刀次數(shù),提高加工效率。仿真和實(shí)踐結(jié)果表明,刀具實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相切三軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)算法控制機(jī)床加工有效,達(dá)到加工精度要求。2.剪裁速度及其加速度規(guī)劃方法研究以加工對(duì)象的剪切強(qiáng)度、切削厚度、剪裁路徑曲線曲率為因子,提出三要素相關(guān)聯(lián)的速度及其加速度規(guī)劃方法。建立了以材料特性、切削用量為要素的直線路徑剪裁速度及其加速度規(guī)劃數(shù)學(xué)模型;以此直線規(guī)劃模型為依據(jù),進(jìn)一步推導(dǎo)出曲率不變的圓弧路徑剪裁的速度及其加速度規(guī)劃模型;以不變曲率的圓弧規(guī)劃模型為依據(jù),推導(dǎo)出變曲率的橢圓、拋物線、雙曲線的速度及其加速度規(guī)劃模型;在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探討了NURBUS曲線速度及其加速度規(guī)劃算法。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明,該方法能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床加工平穩(wěn),提高加工速度效率的要求,并驗(yàn)證了速度規(guī)劃理論的正確性。3.過(guò)窗剪裁條件下動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)插補(bǔ)和速度規(guī)劃研究為了提高高層數(shù)控裁床加工效率,實(shí)現(xiàn)不間斷過(guò)窗加工工序,提出了一種適合生產(chǎn)工況的插補(bǔ)算法和速度規(guī)劃算法;深入分析了過(guò)窗結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律,建立了橫縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)相切運(yùn)動(dòng)以及過(guò)窗運(yùn)動(dòng)四軸聯(lián)動(dòng)的插補(bǔ)算法模型;建立了過(guò)窗剪裁條件下速度控制策略和規(guī)劃算法。對(duì)高層數(shù)控裁床插補(bǔ)算法、速度規(guī)劃方法進(jìn)行仿真分析和驗(yàn)證,為數(shù)控裁床加工效率的提高、產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)提供重要的理論支撐。4.動(dòng)載荷作用下刀具形變與誤差分析了低次曲線與高次曲線路徑裁剪過(guò)程中刀具剪裁力和扭矩,運(yùn)用數(shù)學(xué)積分法推導(dǎo)了刀具動(dòng)態(tài)載荷變化下的彈性復(fù)合形變模型,并提出了一種動(dòng)態(tài)載荷下刀具復(fù)合大形變引起的曲線剪裁誤差計(jì)算方法。剪裁刀具高頻振動(dòng)運(yùn)動(dòng)條件下,分析在直線剪裁、二次曲線剪裁以及高次曲線條件下的載荷變化規(guī)律,建立了相應(yīng)的形變彈性力學(xué)模型和誤差計(jì)算方法,并提出了因刀具形變引起剪裁誤差的刀刀具補(bǔ)償方法。通過(guò)機(jī)床動(dòng)態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè),驗(yàn)證了形變誤差及其刀具補(bǔ)償方法的合理性和有效性。理論和實(shí)驗(yàn)表明,高層數(shù)控裁床加工機(jī)理及其關(guān)鍵技術(shù)研究對(duì)于提高高層數(shù)控裁床加工功效,加工過(guò)程控制的智能化具有較高的理論和工程價(jià)值。
[Abstract]:The high - rise numerical control cutting bed plays an increasingly important role in the processing of sheet - like non - metallic materials such as cloth / leather with the advantages of high processing efficiency , high raw material utilization rate , no damage to cut objects , low pollution and the like . In order to improve the machining efficiency of high - rise numerical control cutting machine , the paper presents a three - axis linkage interpolation algorithm based on three - axis linkage interpolation . This paper provides an important theoretical support for the upgrading of the product technology . The cutting force and torque of the tool are analyzed under the action of dynamic load . The elastic composite deformation model under the dynamic load change of the tool is deduced by using the mathematical integration method . The mechanism of the deformation error and the compensation method of the tool are analyzed by the dynamic parameter monitoring of the machine tool . The theory and experiment show that the research of the high - rise numerical control cutting machine has higher theoretical and engineering value for improving the processing efficiency of the high - rise numerical control cutting machine .

【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG659

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本文編號(hào)：1467554