本文關(guān)鍵詞：五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用建模理論研究及應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對復(fù)雜異型零件的加工,五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)憑借其高效、高精的特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用和推廣。國內(nèi)外高校和企業(yè)對五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)及其載體——五軸機(jī)床進(jìn)行了深入的研究和開發(fā),形成了較為完善的技術(shù)和工業(yè)體系。但是實(shí)際存在的五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)多樣,同時(shí)考慮到五軸機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模是對其開展其他研究的重要基礎(chǔ)工作之一,因此本文針對五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型的建立及其應(yīng)用展開研究。 目前針對具體結(jié)構(gòu)五軸機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法具有一定的通用性,但并未建立起五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型。本文選擇工件為參考體,基于多體系統(tǒng)對五軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述,利用參數(shù)組合統(tǒng)一確定相鄰兩體的齊次坐標(biāo)變換矩陣,建立了五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型。 現(xiàn)有后置轉(zhuǎn)角求解方法的局限使得C轉(zhuǎn)工作臺(tái)求解范圍不能擴(kuò)展到無限角度,制約了機(jī)床性能的發(fā)揮。本文在利用運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型推導(dǎo)五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用方程的基礎(chǔ)上,針對四類含C轉(zhuǎn)工作臺(tái)正交結(jié)構(gòu)的五軸機(jī)床,通過定義“最小運(yùn)動(dòng)圓周”改進(jìn)了五軸機(jī)床轉(zhuǎn)角的計(jì)算方法,對后置轉(zhuǎn)角求解區(qū)域進(jìn)行了擴(kuò)展,并給出了具體的求解流程。該求解算法可以有效提高C轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)性,避免干涉。本文利用VC6.0開發(fā)了集成新的方法的專用后置處理程序。 工作空間是機(jī)器人學(xué)中用于評(píng)價(jià)機(jī)器人性能的指標(biāo)之一,本文將其應(yīng)用到五軸機(jī)床中：刀具位置和姿態(tài)的集合。給出了蒙特卡洛法進(jìn)行機(jī)床工作空間分析的流程。利用運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型推導(dǎo)了兩種五軸機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)等式,利用MATLAB仿真得到了反映兩種機(jī)床工作空間的“云圖”。并分析了影響五軸機(jī)床工作空間形狀和位置的因素。 在定性分析了聯(lián)動(dòng)加工超程原因的基礎(chǔ)上,本文使用機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型給出了聯(lián)動(dòng)加工超程判斷與計(jì)算的方法。驗(yàn)證了每行數(shù)控代碼對應(yīng)的刀具位置和姿態(tài)均在機(jī)床的工作空間不是加工可以進(jìn)行的充分必要條件的論斷。 實(shí)際加工過程中存在著各種類型的誤差,其中機(jī)床的幾何誤差是重要的組成部分。本文在運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型的基礎(chǔ)上,考慮機(jī)床的幾何誤差,建立了五軸機(jī)床幾何誤差模型。采用軟件補(bǔ)償?shù)姆绞綄C(jī)床幾何誤差進(jìn)行補(bǔ)償。進(jìn)行的對比加工試驗(yàn)和測量結(jié)果在一定程度上驗(yàn)證了機(jī)床幾何誤差模型的正確性。 根據(jù)本文提出的五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型可以程式化地建立任意結(jié)構(gòu)五軸機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。通過將該通用模型應(yīng)用到機(jī)床后置轉(zhuǎn)角求解、工作空間分析、聯(lián)動(dòng)加工超程分析及幾何誤差建模中,解決了制造加工過程中實(shí)際存在的一些問題。
【關(guān)鍵詞】：五軸機(jī)床 運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型 C轉(zhuǎn)工作臺(tái) 轉(zhuǎn)角求解 工作空間分析 聯(lián)動(dòng)加工超程 幾何誤差模型 誤差軟件補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)建模的研究11-12
• 1.2.2 五軸機(jī)床后置處理及轉(zhuǎn)角求解的研究12-13
• 1.2.3 五軸機(jī)床工作空間的研究13-14
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容14-15
• 第2章 基于多體系統(tǒng)的五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用建模15-26
• 2.1 基于工件坐標(biāo)系的五軸機(jī)床分類15-16
• 2.2 多體系統(tǒng)描述的基本方法16-18
• 2.2.1 多體系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其低序體陣列描述16-17
• 2.2.2 多體系統(tǒng)的坐標(biāo)系、點(diǎn)和矢量的表示17-18
• 2.3 相對于矢量運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)變換18-22
• 2.3.1 相對于坐標(biāo)軸矢量運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)變換18-20
• 2.3.2 相對于任意矢量運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)變換20-22
• 2.4 五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用建模22-25
• 2.4.1 相鄰體的任意坐標(biāo)變換22-24
• 2.4.2 五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型的五軸機(jī)床后置處理運(yùn)動(dòng)學(xué)通用方程及求解26-43
• 3.1 五軸機(jī)床后置處理運(yùn)動(dòng)學(xué)通用方程26-36
• 3.1.1 刀具雙擺動(dòng)類型五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用方程26-29
• 3.1.2 工作臺(tái)雙回轉(zhuǎn)類型五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用方程29-33
• 3.1.3 刀具擺動(dòng)與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)類型五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)通用方程33-36
• 3.2 無限旋轉(zhuǎn)C轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)的五軸機(jī)床后置轉(zhuǎn)角求解36-40
• 3.2.1 C'-A'結(jié)構(gòu)機(jī)床的A角計(jì)算方法36-37
• 3.2.2 C'-A'結(jié)構(gòu)機(jī)床的C角計(jì)算方法37-38
• 3.2.3 C'-A'結(jié)構(gòu)機(jī)床的后置轉(zhuǎn)角求解流程38-40
• 3.3 后置轉(zhuǎn)角求解方法的實(shí)現(xiàn)及驗(yàn)證40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型的五軸機(jī)床工作空間分析43-51
• 4.1 基于工件坐標(biāo)系的五軸機(jī)床工作空間描述43
• 4.2 五軸機(jī)床工作空間分析流程與仿真43-50
• 4.2.1 基于蒙特卡洛法的五軸機(jī)床工作空間分析流程43-44
• 4.2.2 五軸機(jī)床工作空間仿真44-50
• 4.2.3 關(guān)于五軸機(jī)床工作空間形狀和位置的討論50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 第5章 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型的五軸機(jī)床聯(lián)動(dòng)加工超程分析51-60
• 5.1 聯(lián)動(dòng)加工超程現(xiàn)象51-53
• 5.2 聯(lián)動(dòng)加工超程原因53-55
• 5.3 聯(lián)動(dòng)加工超程計(jì)算與判斷55-58
• 5.4 聯(lián)動(dòng)加工超程的避免58-59
• 5.5 本章小結(jié)59-60
• 第6章 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)通用模型的五軸機(jī)床幾何誤差建模與補(bǔ)償60-73
• 6.1 五軸機(jī)床幾何誤差建模60-67
• 6.1.1 相鄰體的實(shí)際任意坐標(biāo)變換60-61
• 6.1.2 五軸機(jī)床幾何誤差模型61-62
• 6.1.3 五軸機(jī)床幾何誤差建模實(shí)例62-67
• 6.2 幾何誤差補(bǔ)償及驗(yàn)證67-72
• 6.2.1 幾何誤差軟件補(bǔ)償67
• 6.2.2 補(bǔ)償試驗(yàn)及結(jié)果67-72
• 6.3 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論與展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參加科研情況80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：451548