五轴数控机床模拟训练机研发

发布时间：2017-10-23 11:44

  本文关键词：五轴数控机床模拟训练机研发

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【摘要】：当今社会对五轴数控机床操作人才的需求逐年提高,人才供不应求。而数控机床操作人员的培养需要高价值的设备与大量的场地时间,经费需求很大。五轴数控机床主要依靠进口,价格昂贵,一般的高校、职业院校及培训机构很难有足够的经费购置大量机床组建实验室,这也是目前五轴数控机床操作人员的工资高难培养的主要原因。而市场上如果存在与物理机床操作方式完全相同的五轴数控机床模拟训练机,则可以节约大量培养成本与学习时间,并且还可有效的进行加工程序的模拟。目前,市场上的多数五轴数控机床模拟训练机仅仅只是软件,学习者只是使用鼠标键盘进行模拟操作,没有直观的操作感觉,导致与真实机床的学习差距巨大。基于此现状,五轴数控机床模拟训练系统较好的结合了当前流行的数控软件,并配以真实操作机床,可以很好的解决矛盾,具有较大的市场价值。本文设计并研制了五轴数控机床模拟训练机的机械结构和控制方式,并完成组装。基于C#构建了机床控制和用户交互界面,并在五轴数控机床模拟训练系统上完成调试,并利用其完成了叶轮的五轴仿真加工。五轴数控机床模拟训练系统的研发内容主要包括:(1)根据运动学基本原理,在一定的限制条件下,分别探讨了三种构成形式的五轴数控机床运动算法。(2)研究了五轴数控机床构造特征,通过对系统的构造和功能的讨论,研究了五轴数控机床的工作原理和加工过程,为五轴数控机床模拟训练机的建模和控制提供了理论基础,为数据分析与处理提供了依据。(3)对机床模主轴及辅助轴的参数进行控制指令的组合,实现了对硬件机床键盘及手轮的监控,以及实时响应按键操作,实现了随实际操作完成相应虚拟运动,并在操作面板上显示人机交互界面。(4)按实际比例进行机床模型的绘制,将机床各轴进行参数化定义。按实际比例研制了硬件机床键盘及手轮。完成整个系统调试,利用键盘和手轮完成了叶轮的加工代码导入与虚拟加工。
【关键词】：数控仿真 五轴模拟机 虚拟机床
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题来源8
• 1.2 研究背景及意义8-9
• 1.3 五轴数控技术发展趋势9-11
• 1.4 数控机床模拟器技术的国内外研究现状及发展趋势11-12
• 1.5 课题的主要研究工作12-13
• 第二章 五轴数控机床模拟训练机总体设计13-17
• 2.1 数控机床简介13-14
• 2.1.1 数控机床的组成13-14
• 2.1.2 数控机床的工作原理14
• 2.2 数控模拟系统构建的基本原则14-15
• 2.3 系统的主要功能15
• 2.4 系统的总体结构15-16
• 2.5 本章小结16-17
• 第三章 基于刚体动力学的五轴数控机床模拟系统研究17-28
• 3.1 运动分析17-20
• 3.1.1 平移变换17-18
• 3.1.2 旋转变换18-20
• 3.2 常见五轴数控机床的构造模式20-22
• 3.3 五轴数控机床的运动求解22-26
• 3.3.1 双转台型五轴数控机床的运动求解22-25
• 3.3.2 双摆头型五轴数控机床的运动求解25-26
• 3.3.3 非正交五轴数控机床的运动求解26
• 3.4 本章小结26-28
• 第四章 模拟机训练系统操作模块研究28-43
• 4.1 模拟训练系统的需求分析28
• 4.2 仿真系统的功能模型28-34
• 4.3.1 仿真系统开发环境的选择29-30
• 4.3.2 OpenGL概述30-33
• 4.3.3 模型构建33-34
• 4.3 机床手轮功能的实现34-36
• 4.3.1 硬件结构34-35
• 4.3.2 手轮数据设定35
• 4.3.3 软件设计35-36
• 4.4 机床多系统的实现36-39
• 4.4.1 实现原理36
• 4.4.2 工控机程序编写36-39
• 4.5 机床面板功能的实现39
• 4.6 虚拟电机运动的实现39-41
• 4.7 本章小结41-43
• 第五章 实验43-49
• 5.1 实验目的43
• 5.2 实验步骤43-44
• 5.3 实验方案及过程44-48
• 5.4 实验分析48-49
• 第六章 结论与展望49-51
• 6.1 结论49
• 6.2 展望49-51
• 参考文献51-55
• 致谢55-56
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文56

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本文编号：1083239