【摘要】：隨著板式家具的快速發(fā)展,家具加工行業(yè)對板材加工機(jī)械設(shè)備的加工精度、自動化程度等都提出更高的要求,同時板材加工過程的準(zhǔn)確性、高效性和智能化程度受到了越來越多的關(guān)注。多排鉆作為一種板式家具的木工加工機(jī)械,需要專用的具有路徑規(guī)劃和校核的自動編程技術(shù),以滿足日益增長的準(zhǔn)確、高效和安全加工需求。因此,本課題開發(fā)了一套多排鉆機(jī)床自動編程系統(tǒng),集成了板材CAD圖形解析、路徑規(guī)劃、機(jī)床加工仿真與校核等功能。本文基于數(shù)控多排鉆機(jī)床的加工工藝以及上下位機(jī)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),分析了上位機(jī)自動編程系統(tǒng)的加工路徑規(guī)劃和加工仿真校核兩大功能需求,搭建了自動編程系統(tǒng)的整體架構(gòu),并對架構(gòu)中板材圖形解析、路徑規(guī)劃、仿真與校核模塊進(jìn)行了分析設(shè)計,總結(jié)了設(shè)計開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。通過對數(shù)控多排鉆機(jī)床運動模型的分析,提出了基于貪心法和二分搜索算法的路徑規(guī)劃算法。采用二分搜索算法進(jìn)行加工孔的搜索,實現(xiàn)了多排鉆機(jī)床鉆座的位置規(guī)劃,基于貪心算法實現(xiàn)機(jī)床加工工序的分配,對鉆座加工路徑和工序分配進(jìn)行優(yōu)化。基于模型/視圖設(shè)計模式,設(shè)計了鉆頭加工參數(shù)的界面,實現(xiàn)了底層鉆頭數(shù)據(jù)和界面表格信息的分離。根據(jù)多排鉆機(jī)床機(jī)構(gòu)的位置特點,分析了虛擬加工中加工參數(shù)轉(zhuǎn)換為板材加工數(shù)據(jù)的計算過程,闡述了仿真與校核模塊中的數(shù)據(jù)處理過程。最后基于Qt中的openGL接口,設(shè)計了圖形可視化過程對于幾何數(shù)據(jù)的處理邏輯。在六排鉆機(jī)床上搭建了自動編程系統(tǒng)的功能測試平臺,測試了自動編程系統(tǒng)的加工路徑規(guī)劃和加工校核功能,并進(jìn)行了多排鉆機(jī)床現(xiàn)場加工測試。測試結(jié)果表明多排鉆自動編程系統(tǒng)可以根據(jù)板材DXF圖紙正確地規(guī)劃出機(jī)床加工路徑,并進(jìn)行加工路徑仿真和二維圖形尺寸校核,在校核成功之后多排鉆機(jī)床能夠加工出符合要求的板材,驗證了自動編程系統(tǒng)良好的可用性和實用性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TS653
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文oodWOP，woodWOP 基于 Windows 操作系統(tǒng)[23][24]，它的主要特點包括速編程、DXF[25][26]格式下 CAD 圖紙的導(dǎo)入、工件和加工流程的圖形描述1，一個大的圖形區(qū)域位于 woodWOP 界面的中心，工件、工序和夾緊裝環(huán)境中顯示。用戶可以使用軟件導(dǎo)入 DXF 格式的板材 CAD 圖紙，用戶界面中編輯板材圖形，在確認(rèn)板材圖形之后，woodWOP 可以自動生成加工用戶可通過編輯加工參數(shù)對排鉆加工工序進(jìn)行簡單、快速的編程[27]，并形區(qū)域看到加工的板材圖形，從而進(jìn)行對照檢查，對加工進(jìn)行校核。

圖1-2 B_SOLID軟件界面國內(nèi)目前對于木工機(jī)械的編程系統(tǒng)研究很少，絕大多數(shù)木工機(jī)械生產(chǎn)廠家知識產(chǎn)權(quán)，基本都在買這些國外公司開發(fā)的編程系統(tǒng)用于木工生產(chǎn)，也沒有系統(tǒng)的源代碼。根據(jù)以上研究現(xiàn)狀可以看到，我國木工機(jī)械數(shù)控系統(tǒng)對于上位機(jī)編程系統(tǒng)少，軟件技術(shù)水平較為落后，基本上被國外企業(yè)形成壟斷局面。國外的編程woodWOP 和 B_SOLID 以不同的形式集成了板材的加工路徑規(guī)劃功能和仿.2 加工路徑規(guī)劃算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在多排鉆編程系統(tǒng)中，加工路徑規(guī)劃的功能是根據(jù)板材的 DXF 圖紙信息進(jìn)理，自動計算并規(guī)劃出多排鉆機(jī)床的加工路徑。多排鉆機(jī)床是通過控制多排

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文工路徑圖，并且顯示出根據(jù)加工路徑加工出的板材的二維圖形，這種仿真方式屬于幾何仿真的范疇。國外對幾何仿真技術(shù)的研究目前較為深入，已經(jīng)開發(fā)出了很多成熟的仿真軟件，商業(yè)化程度也比較高。CNC 公司開發(fā)的 Master CAM[48][49]軟件仿真界面如圖 1-3 所示，仿真部分整合了實體切削驗證和刀具路徑，讓工件的參數(shù)調(diào)整和刀具的加工運動顯示在同一個視圖窗。日本索尼公司研究出了 FREDAM 系統(tǒng)，可以仿真出球頭銑刀加工自由曲面[50]，并以三維模型在界面中顯示刀具加工路徑與零件模型。

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本文編號：2798075