本文關(guān)鍵詞：基于最大殘高約束的變螺距螺旋軌跡的研究

  更多相關(guān)文章： 光學(xué)自由曲面 殘留高度 變螺距 刀具路徑規(guī)劃

【摘要】：光學(xué)自由曲面(Optical Freeform Surface)是指非回轉(zhuǎn)對稱、不規(guī)則、用數(shù)學(xué)方程式無法描述的復(fù)雜光學(xué)曲面。光學(xué)自由曲面在通信、物理、航空、微電子等領(lǐng)域有普遍的應(yīng)用,不僅能提高光學(xué)性能,還降低了所需要的成本。現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計是通過改變傳統(tǒng)光學(xué)成像,用全新的光學(xué)面型來構(gòu)思。光學(xué)元器件最初是球面,慢慢發(fā)展成非球面,到現(xiàn)在加入了對于光學(xué)設(shè)計中的自由度,同時把它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化了,鏡片數(shù)量大大減少,鏡片尺寸明顯減小。將光學(xué)元件用于成像系統(tǒng)中時,自由曲面組成的各種不同的光學(xué)元件,它表現(xiàn)出的光學(xué)性能也不一樣,為傳統(tǒng)光學(xué)增加了新的源泉。光學(xué)元件,在信息傳遞的過程中,有著十分關(guān)鍵的作用,在通信、手機、電腦等新興電子產(chǎn)品及控制裝備有著十分重要的用途。刀具路徑規(guī)劃是自由曲面加工的重要研究內(nèi)容。刀具路徑規(guī)劃算法的好壞可以影響到加工效率以及得到的自由曲面的表面質(zhì)量。一個好的刀具路徑算法它首先計算速度快捷,效率要高,其次走刀步長要有合理的分布,不能混亂不堪,最后它的加工效率滿足要求并且得到較高的表面質(zhì)量。首先總結(jié)了常用的光學(xué)自由曲面及其表達式,分析了曲面整體曲率。提出了單個點沿徑向的曲率計算方法,用曲面整體的離散化方法近似得到了曲面可以求得的最小螺距的點,通過最小螺距值研究了等螺距螺旋刀路規(guī)劃算法。對刀具路徑投影算法和殘留高度對面型加工精度影響的概述,研究了基于最大殘高約束的變螺距螺旋軌跡算法。以等螺距螺旋軌跡刀路算法中的最小螺距值為基礎(chǔ),針對變螺距螺旋軌跡刀路進行了插值優(yōu)化,在滿足加工精度和加工效率的要求下保證了軌跡的光順。最后實現(xiàn)了基于刀觸點計算刀位點的等殘高算法、基于最大殘高約束的等螺距算法和基于最大殘高約束的變螺距算法的刀路,并對刀路結(jié)果進行了對比。提出了曲面整體離散化的表面殘高仿真算法,分別按照三種刀具路徑規(guī)劃方法對表面殘高進行了仿真分析和對比。在機床加工過程中,表面形貌是殘留在工件表面的加工痕跡,由于刀具的切削刃和工件的相對運動。影響光學(xué)自由曲面表面形貌的原因非常多,例如選擇的刀具是什么形狀,待加工零件是什么材料,三軸加工還是多軸加工以及加工過程中機床的相對運動等等。由此可知,表面形貌是在上述包括另外一些因素影響下形成的。加工表面形貌就是由表面產(chǎn)生的粗糙度來決定的,表面粗糙度則是由于在工件上產(chǎn)生的殘留高度決定,那么通過對殘留高度進行計算分析,就可以對表面形貌進行研究。評價曲面加工效果最直接也最有效的指標(biāo)是加工后曲面與理論曲面之間差值的大小,也就是殘留高度。從曲面表面質(zhì)量出發(fā)的方法可以確保曲面加工均勻一致性,同時加工效率也最高,本文針對超精密車削三軸加工工藝方面,通過殘留高度約束滿足超精密車削的精度要求和加工效率,直接由刀位點的位置,通過投影算法計算出來的刀具軌跡,面對形狀起伏較大的區(qū)域同樣能有穩(wěn)定平緩的螺旋軌跡。
【關(guān)鍵詞】：光學(xué)自由曲面 殘留高度 變螺距 刀具路徑規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH74
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題背景12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文研究的意義及內(nèi)容15-18
• 1.3.1 本文研究的意義15-16
• 1.3.2 本文研究的內(nèi)容16-18
• 第2章 基于最大殘高的等螺距刀具路徑規(guī)劃18-36
• 2.1 曲面整體分析18-28
• 2.1.1 光學(xué)自由曲面18-22
• 2.1.2 曲面曲率分析22-28
• 2.2 螺距計算公式分析28-33
• 2.2.1 由最大殘高h_a計算偏置距離l_i~j30
• 2.2.2 計算相鄰刀觸點PC~(i+1)的坐標(biāo)30-31
• 2.2.3 計算相應(yīng)刀位點的坐標(biāo)31
• 2.2.4 計算螺距值31-33
• 2.3 等螺距路徑生成33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第3章 基于最大殘高的變螺距刀具路徑規(guī)劃36-50
• 3.1 刀具路徑規(guī)劃投影算法概述36-37
• 3.2 變螺距螺旋軌跡路徑規(guī)劃37-38
• 3.3 刀具路徑插值優(yōu)化38-47
• 3.3.1 插值法基本分類39-44
• 3.3.2 變螺距路徑插值規(guī)劃44-47
• 3.3.3 變螺距路徑插值算法總結(jié)47
• 3.4 本章小結(jié)47-50
• 第4章 仿真與分析50-64
• 4.1 刀具路徑的仿真與分析50-56
• 4.1.1 刀具路徑仿真概述50-51
• 4.1.2 刀具路徑仿真結(jié)果及分析51-56
• 4.2 表面殘高的仿真分析56-62
• 4.2.1 表面殘高仿真概述56-58
• 4.2.2 表面殘高仿真算法58-60
• 4.2.3 表面殘高的仿真結(jié)果與分析60-62
• 4.3 本章小結(jié)62-64
• 第5章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 總結(jié)64
• 5.2 展望64-66
• 參考文獻66-72
• 攻讀碩士期間已發(fā)表的論文72-74
• 致謝74

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本文編號：555030