高速加工技術(shù)具有高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的特點(diǎn),已成為模具加工工藝的主流。其中合理的規(guī)劃進(jìn)給速度是實(shí)現(xiàn)高速加工技術(shù)的必要手段。模具高速加工過程中,在輪廓較為復(fù)雜的曲面處往往會(huì)出現(xiàn)機(jī)床各軸振動(dòng)加劇的情況,降低加工的平穩(wěn)性,同時(shí)對(duì)工件表面產(chǎn)生沖擊,影響加工質(zhì)量。本文針對(duì)鞋楦高速加工過程中,進(jìn)給速度合理規(guī)劃的問題,提出了考慮機(jī)床各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)特性約束的進(jìn)給速度規(guī)劃方法。核心為利用有限差分法求解微分的方式,建立進(jìn)給速度規(guī)劃數(shù)學(xué)模型,并通過加速度曲線光順,進(jìn)一步調(diào)整進(jìn)給速度,完成高速加工進(jìn)給速度整體規(guī)劃。其目的是在高速加工過程中,各軸在符合運(yùn)動(dòng)學(xué)特性約束的前提下,盡可能提高進(jìn)給速度,從而提升加工效率,改善加工質(zhì)量,降低機(jī)床各軸的沖擊損耗。論文主要工作如下:(1)機(jī)床各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)特性約束值確定。分析五軸數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)變換方式,明確工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系,提出使用有限差分法計(jì)算高速加工中各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,并采用理論計(jì)算與具體實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式,確定機(jī)床各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)特性約束值。(2)高速加工進(jìn)給速度規(guī)劃。根據(jù)各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)特性約束,提出進(jìn)給速度規(guī)劃數(shù)學(xué)模型并求解,隨后對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)特性超出約束的軸進(jìn)行加速度曲線光順,并以此為依據(jù)對(duì)進(jìn)給速度進(jìn)行調(diào)整,從而使加工過程中各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)特性均在約束范圍之內(nèi)。(3)進(jìn)給速度規(guī)劃算法軟件實(shí)現(xiàn)與仿真驗(yàn)證。使用Visual Studio 2013開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了速度規(guī)劃處理軟件,在加工前對(duì)數(shù)控程序的進(jìn)給速度進(jìn)行整體的規(guī)劃,并利用Vericut8.0對(duì)程序進(jìn)行加工仿真,驗(yàn)證了算法以及軟件的可行性。(4)鞋楦加工實(shí)驗(yàn)。將使用速度規(guī)劃軟件處理后的數(shù)控程序在鞋楦五軸數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行實(shí)際加工,與未規(guī)劃時(shí)的加工時(shí)間進(jìn)行對(duì)比,并觀察鞋楦的加工效果與機(jī)床運(yùn)行情況,驗(yàn)證進(jìn)給速度規(guī)劃方法的有效性。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TS943.6
【部分圖文】：

期來設(shè)計(jì)鞋楦的母體，并使用手工制造，這樣就延長(zhǎng)了產(chǎn)品出廠時(shí)間，導(dǎo)致很難??形成同類競(jìng)爭(zhēng)。??二十一世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)帶動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔??助設(shè)計(jì)制造技術(shù)登上了舞臺(tái)，慢慢應(yīng)用于鞋楦制造業(yè)。ＣＡＤ／ＣＡＭ技術(shù)的應(yīng)用，大??大減少了鞋楦制造的成本，降低了產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間，提高了質(zhì)量，全方位的改??變了制楦行業(yè)的現(xiàn)狀。使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造制楦流程圖如下所示。??／＂?Ｎ??１＾?１?｛?１?齡細(xì)＇分、＋Ｊ３）?刀位軌跡規(guī)劃、?ｆ?］?＇??實(shí)物模型一？仿形測(cè)量一？?—？編寫數(shù)控程序、一＊？測(cè)量修正一？產(chǎn)品??Ｉ?＿Ｌ???Ｊ?數(shù)控加工?＾——－Ｊ????＼?ｙ??圖１－５?ＣＡＤ／ＣＡＭ制楦工藝流程??Ｆｉｇ．?１－５?Ｌａｓｔ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＣＡＤ／ＣＡＭ??首先使用測(cè)量機(jī)對(duì)鞋楦實(shí)物模型進(jìn)行測(cè)量，將實(shí)體轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，接下來運(yùn)用??計(jì)算機(jī)曲面幾何設(shè)計(jì)的方法，對(duì)鞋楦數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和造型，得到鞋楦的三維模型。??然后對(duì)模型進(jìn)行加工前的刀位軌跡規(guī)劃，使之生成可以適合企業(yè)專用鞋楦機(jī)生產(chǎn)??的數(shù)控程序。最后，在數(shù)控加工生成實(shí)物之后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量和修正，就可以??交付用戶了。??

?高速數(shù)控加工進(jìn)給速度規(guī)劃約束確定???通常來講，三軸數(shù)控機(jī)床是具有三個(gè)平移軸的機(jī)床結(jié)構(gòu)，五軸數(shù)控機(jī)床即在??平移軸的基礎(chǔ)上添加兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，由旋轉(zhuǎn)軸與平移軸之間的運(yùn)動(dòng)方式可以將五軸??機(jī)床分成以下三類：ＴＳＴ，ＴＲＴ，ＳＲＴ，即工作臺(tái)與刀具同回轉(zhuǎn)機(jī)床（Ｔａｂｌｅ／Ｓｐｉｎｄｌｅ??Ｔｉｔｌｉｎｇ?Ｔｙｐｅ?Ｍａｃｈｉｎｅ），工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)床（Ｔａｂｌｅ?Ｒｏｔａｔｉｎｇ／Ｔｉｔｌｉｎｇ?Ｔｙｐｅ?Ｍａｃｈｉｎｅ），刀??具雙擺動(dòng)數(shù)控機(jī)床（Ｔａｂｌｅ／Ｓｐｉｎｄｌｅ?Ｔｉｔｌｉｎｇ?Ｔｙｐｅ?Ｍａｃｈｉｎｅ）。具體形式分別如下圖所示。??

該型機(jī)床的運(yùn)動(dòng)變換方式，首先計(jì)算兩旋轉(zhuǎn)軸５、Ｃ＇的旋轉(zhuǎn)系可知，求解旋轉(zhuǎn)角度的過程，實(shí)質(zhì)上就是將５－Ｃ確定轉(zhuǎn)換到工件坐標(biāo)系，相當(dāng)于將刀具旋轉(zhuǎn)５，?－ｃ■角中，刀軸矢量設(shè)為假設(shè)與工件坐標(biāo)系重合，當(dāng)其之后，則相當(dāng)于工件對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)了?Ｃ角度。則有下式：??Ｃ?＝?－?ａｒｃｔａｎ?—?，?ａｖ?２?０且七?＞?０??Ｃ?＝?－１８０°?＋?ａｒｃｔａｎ」■，ａ?，?２０且＼?＜０??ａ，??＜??Ｃ?＝－１８０°－ａｒｃｔａｎ」￣，ａ?仝?０且ａ?幺?０ａ，＇??Ｃ?＝?－３６０。＋?ａｒｃｔａｎ?２，ａｖ?＜?０且＼?２?０??．?ａｖ??其中若ａ?ｔ?二?０，則令?ａｒｃｔａｎ?―＾?＝?９０。??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2843159