五軸數(shù)控加工因其更好的表面加工質(zhì)量和更高的加工效率在復(fù)雜自由曲面零件的制造領(lǐng)域正逐漸取代傳統(tǒng)的三軸加工。但由于五軸數(shù)控加工實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性較高、難度較大,在曲面五軸加工直接插補(bǔ)技術(shù)和曲面幾何信息的完整描述等方面還存在一些尚待解決的問題,為此本文開展了 NURBS曲面五軸數(shù)控插補(bǔ)技術(shù)的研究工作。研究了 NURBS曲線曲面的數(shù)學(xué)描述,采用齊次坐標(biāo)法簡(jiǎn)化了 NURBS曲線曲面上一點(diǎn)的計(jì)算及其偏導(dǎo)數(shù)的計(jì)算。分析了 NURBS曲面實(shí)體在IGES和STEP兩種數(shù)據(jù)交換文件中的存儲(chǔ)方式,在此基礎(chǔ)上使用Visual C++開發(fā)了從上述兩種數(shù)據(jù)交換文件中提取出描述NURBS曲面的基函數(shù)冪次、節(jié)點(diǎn)矢量、權(quán)因子、控制點(diǎn)坐標(biāo)等幾何參數(shù)的軟件。提取的參數(shù)數(shù)據(jù)為后續(xù)插補(bǔ)計(jì)算提供數(shù)據(jù)來源。建立了一種NURBS曲面五軸數(shù)控直接插補(bǔ)的數(shù)學(xué)模型并給出了其算法實(shí)現(xiàn)。使用等參數(shù)線法對(duì)刀具路徑進(jìn)行規(guī)劃,接著提出一種簡(jiǎn)化算法對(duì)刀觸點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,保證了插補(bǔ)的實(shí)時(shí)性,最后結(jié)合具體機(jī)床結(jié)構(gòu)完成逆運(yùn)動(dòng)學(xué)變換,生成能夠控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)指令值。以上述插補(bǔ)機(jī)理為基礎(chǔ),利用Visual C++軟件編程實(shí)現(xiàn)了插補(bǔ)算法,它能夠完成NURBS曲面參數(shù)的輸入、...

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
1. 緒論
    1.1 五軸數(shù)控加工的必要性
        1.1.1 五軸數(shù)控加工概述
        1.1.2 五軸數(shù)控加工的特點(diǎn)
    1.2 數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)的原理
    1.3 曲面插補(bǔ)技術(shù)概況
        1.3.1 傳統(tǒng)曲面插補(bǔ)方法
        1.3.2 曲面直接插補(bǔ)技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
2. NURBS曲線曲面的數(shù)學(xué)描述
    2.1 NURBS曲線的定義及相關(guān)運(yùn)算
        2.1.1 NURBS曲線的定義
        2.1.2 齊次坐標(biāo)法對(duì)NURBS曲線上一點(diǎn)的運(yùn)算
        2.1.3 NURBS曲線的偏導(dǎo)運(yùn)算
    2.2 NURBS曲面的定義及相關(guān)運(yùn)算
        2.2.1 NURBS曲面的定義
        2.2.2 NURBS曲面上一點(diǎn)的運(yùn)算
        2.2.3 NURBS曲面的偏導(dǎo)運(yùn)算
    2.3 本章小結(jié)
3. NURBS曲面幾何信息提取研究
    3.1 圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)概述
        3.1.1 IGES規(guī)范概述
        3.1.2 STEP標(biāo)準(zhǔn)概述
    3.2 IGES文件中NURBS曲面幾何信息的提取
        3.2.1 IGES文件存儲(chǔ)格式
        3.2.2 IGES文件中實(shí)體數(shù)據(jù)記錄格式
        3.2.3 IGES文件中NURBS曲面存儲(chǔ)方式
        3.2.4 IGES文件中NURBS曲面幾何信息提取
    3.3 STEP文件中NURBS曲面幾何信息的提取
        3.3.1 STEP文件存儲(chǔ)格式
        3.3.2 STEP文件中NURBS曲面幾何信息的存儲(chǔ)方式
        3.3.3 STEP文件中NURBS曲面幾何信息提取
            3.3.3.1 STEP文件中NURBS曲面實(shí)體到C++類的映射
            3.3.3.2 STEP文件中NURBS曲面實(shí)體幾何信息提取
    3.4 NURBS曲面幾何參數(shù)提取程序的設(shè)計(jì)與開發(fā)
        3.4.1 程序主界面設(shè)計(jì)
        3.4.2 NURBS曲面文件的顯示模塊
            3.4.2.1 AutoVue控件
            3.4.2.2 AutoVue控件的注冊(cè)與調(diào)用
            3.4.2.3 NURBS曲面文件文本的顯示
        3.4.3 NURBS曲面幾何參數(shù)參數(shù)提取驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
4. NURBS曲面五軸插補(bǔ)方法的研究
    4.1 NURBS曲面的五軸數(shù)控插補(bǔ)機(jī)理
    4.2 基于等參數(shù)線法的刀具路徑規(guī)劃
        4.2.1 五軸加工刀具路徑計(jì)算相關(guān)模型
        4.2.2 等參數(shù)線法的刀具路徑規(guī)劃
        4.2.3 加工曲面曲率半徑的計(jì)算
        4.2.4 有效刀具半徑的計(jì)算
        4.2.5 走刀行距的計(jì)算
    4.3 基于恒定進(jìn)給速度的刀位點(diǎn)和姿態(tài)角生成
        4.3.1 刀觸點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算
        4.3.2 刀具偏置
    4.4 基于機(jī)床結(jié)構(gòu)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)變換
    4.5 插補(bǔ)算法優(yōu)化及程序?qū)崿F(xiàn)
        4.5.1 插補(bǔ)點(diǎn)的直接計(jì)算
        4.5.2 插補(bǔ)點(diǎn)計(jì)算的簡(jiǎn)化算法
        4.5.3 插補(bǔ)點(diǎn)計(jì)算的程序?qū)崿F(xiàn)
    4.6 仿真驗(yàn)證
    4.7 本章小結(jié)
5. 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3790876