本文關(guān)鍵詞：切削力約束下的曲面加工刀具軌跡規(guī)劃

  更多相關(guān)文章： 復(fù)雜曲面 刀具軌跡規(guī)劃 切削力波動(dòng) 走刀方式

【摘要】：復(fù)雜曲面表達(dá)的產(chǎn)品幾何形狀可控,性能優(yōu)良,在航空航天、汽車、船舶及模具等工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用�，F(xiàn)今復(fù)雜曲面的造型技術(shù)已較成熟,但是其加工仍是一大難題。多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床為復(fù)雜曲面的加工提供了可靠途徑,也極大地提高了其加工質(zhì)量和加工效率。數(shù)控加工過程中,刀具軌跡與零件的加工精度和加工效率密切相關(guān),也直接影響刀具壽命和機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。合理的刀具軌跡規(guī)劃是復(fù)雜曲面加工的重要保證,是復(fù)雜曲面數(shù)控加工的關(guān)鍵技術(shù)。刀具軌跡規(guī)劃分為兩部分內(nèi)容,一是刀具軌跡的參數(shù),即走刀行距、步長的取值；二是刀具軌跡的拓?fù)湫螤?即走刀方式。曲面加工理想的刀具軌跡要滿足：走刀行距、步長分布合理,加工后的殘余高度均勻一致；切削平穩(wěn),切削力的波動(dòng)小。本文以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面零件的高質(zhì)量高效率加工為目標(biāo)進(jìn)行研究,具體研究內(nèi)容如下：在給定殘余高度和加工誤差的基礎(chǔ)上,對(duì)UG數(shù)控加工刀位點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行走刀行距、步長優(yōu)化。將數(shù)據(jù)點(diǎn)分組,通過最小二乘擬合法建立與曲面幾何特征相關(guān)的具有最優(yōu)走刀行距、步長的刀具位置網(wǎng)格。以網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)作為加工的刀位點(diǎn),任一刀位點(diǎn)往其所有鄰居刀位點(diǎn)走刀均能獲得均勻一致的殘余高度。通過Matlab軟件進(jìn)行編程完成刀具位置網(wǎng)格的建立及迭代過程,計(jì)算網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的Z坐標(biāo)和法矢量、曲率,確定網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的位置以及各節(jié)點(diǎn)與其鄰居節(jié)點(diǎn)間的相關(guān)關(guān)系,將上述信息存儲(chǔ)作為后續(xù)規(guī)劃的基礎(chǔ)。針對(duì)走刀行距、步長優(yōu)化后的刀位點(diǎn),分析加工過程中產(chǎn)生的切削力波動(dòng)的影響因素,以曲面幾何特征為基礎(chǔ),綜合考慮刀具軌跡拓?fù)湫螤钆c加工過程中的切削力波動(dòng),合理規(guī)劃走刀方式,以加工過程中產(chǎn)生的切削力波動(dòng)最小為約束制定走刀方式規(guī)劃原則,根據(jù)實(shí)際加工情況在基本原則基礎(chǔ)上附加約束條件,獲得刀具軌跡。通過減小切削力波動(dòng)以提高曲面加工質(zhì)量。規(guī)劃后的刀具軌跡不僅能滿足曲面的殘余高度等幾何要求,而且考慮了加工過程中動(dòng)態(tài)特性和物理因素,保證了加工過程中產(chǎn)生的切削力波動(dòng)小,對(duì)加工質(zhì)量、刀具和加工設(shè)備均大有益處。對(duì)所獲得的刀位數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了后置處理,編制用于三軸加工的G代碼,最后以馬鞍面刀位點(diǎn)數(shù)據(jù)為例,進(jìn)行工件的提效和加工質(zhì)量驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本文提出方法的正確性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)雜曲面 刀具軌跡規(guī)劃 切削力波動(dòng) 走刀方式
【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】：2016
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題背景及研究意義9
• 1.2 復(fù)雜曲面加工刀具軌跡規(guī)劃技術(shù)的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 刀具軌跡規(guī)劃技術(shù)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 走刀行距、步長計(jì)算研究現(xiàn)狀12
• 1.3 復(fù)雜曲面加工刀具軌跡規(guī)劃方法存在的主要問題12-13
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容13-15
• 2 刀具軌跡規(guī)劃基礎(chǔ)15-24
• 2.1 曲面數(shù)控加工過程15
• 2.2 刀具軌跡規(guī)劃相關(guān)基本概念15-16
• 2.3 刀具軌跡規(guī)劃方法16-18
• 2.3.1 等參數(shù)線法16-17
• 2.3.2 截平面法17
• 2.3.3 等殘余高度法17-18
• 2.4 刀具軌跡規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)18-23
• 2.4.1 加工刀具選擇18-19
• 2.4.2 走刀行距計(jì)算方法19-21
• 2.4.3 走刀步長計(jì)算方法21-22
• 2.4.4 走刀方式的選擇22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 3 曲面加工走刀行距及步長優(yōu)化24-41
• 3.1 刀具位置網(wǎng)格的構(gòu)建25-31
• 3.1.1 刀具位置網(wǎng)格尺寸確定25-27
• 3.1.2 刀具位置網(wǎng)格的建立及迭代過程27-31
• 3.2 刀具位置網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的確定31-38
• 3.2.1 刀具位置網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)Z坐標(biāo)的計(jì)算31-33
• 3.2.2 刀具位置網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)的確定33-34
• 3.2.3 刀具位置網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)法向量與曲率計(jì)算34-38
• 3.3 走刀行距及步長優(yōu)化前后對(duì)比38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 4 切削力波動(dòng)小為約束的曲面加工走刀方式規(guī)劃41-53
• 4.1 球頭銑刀的切削狀態(tài)分析41-43
• 4.2 球頭銑刀加工曲面切削力波動(dòng)影響因素分析43-46
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)探究43-44
• 4.2.2 理論計(jì)算44-46
• 4.3 切削力波動(dòng)小為約束的走刀方式規(guī)化原則制定46-47
• 4.4 切削力波動(dòng)小為約束的走刀方式規(guī)劃47-51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證53-65
• 5.1 加工與測力系統(tǒng)53-56
• 5.1.1 加工設(shè)備53-54
• 5.1.2 測力系統(tǒng)54-55
• 5.1.3 加工刀具55
• 5.1.4 采用材料及載體55-56
• 5.2 走刀行距和步長優(yōu)化后提效驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)56-59
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)方案56-57
• 5.2.2 加工后表面粗糙度的測量與加工時(shí)間對(duì)比57-59
• 5.3 走刀方式規(guī)劃后加工質(zhì)量提高驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)59-64
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)方法59-60
• 5.3.2 切削力波動(dòng)狀況分析60-62
• 5.3.3 加工后表面粗糙度的測量與分析62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69-70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：749271