圆柱刀五轴侧铣直纹面的直线插补误差分析

发布时间：2017-04-14 18:17

  本文关键词：圆柱刀五轴侧铣直纹面的直线插补误差分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：非可展直纹面广泛应用于航空发动机、鼓风机等叶轮叶片中,而且叶轮的工作环境都比较恶劣,一般需要在高温、高压的环境下运行,因此叶轮叶片加工精度的高低对整机的性能以及寿命具有很大影响。随着科学技术进步,对零件精度要求越来越高,如何高效的加工出高质量的曲面成为现在制造业的重要问题。近年来,随着数控技术的快速发展,五轴数控已经成为加工复杂曲面类零件的重要手段。在复杂曲面的五轴数控加工领域,影响工件加工精度的因素众多,其中针对数控系统的线性插补功能所引起的非线性误差的研究相对较少。为解决CNC系统中复杂曲面的成型问题,在五轴联动数控系统中相邻刀位点间运动由数控系统提供的插补功能完成。目前,最常用的插补方式主要有直线插补、圆弧插补以及样条插补方法,其中直线插补方法最具典型性。因此,论文对五轴数控侧铣加工中圆柱刀五轴侧铣直纹面的直线插补误差进行了研究,选题具有科学意义和工程应用价值。完成的主要工作如下：首先,本文对单点偏置法、两点偏置法、三点偏置法、最小二乘刀位规划方法以及最佳一致逼近方法几种刀位规划方法的基本原理以及相应的几何误差模型进行了阐述。并利用两点偏置法和最佳一致逼近法对刀位进行规划,得到了各个刀心位置和对应的刀轴矢量。在此基础上,对两种刀位规划方法产生的刀位规划误差进行对比,结果表明：最佳一致逼近法的刀位规划精度明显高于两点偏置法。其次,通过上述两种刀位规划方法计算得到刀心点和刀轴矢量后,利用线性插补的方法计算相邻刀位点间的插补点以及刀轴方向,得到刀具轴线的运动轨迹。然后,利用包络原理得到柱刀线性插补运动形成的包络面模拟实际加工曲面。再次,针对非可展直纹面五轴数控侧铣加工中存在的原理性误差,将理想曲面作为基准面,利用牛顿迭代法计算每个刀位点及相邻刀位插补点处,刀轴上各点对应包络面的特征点到设计曲面的最小距离,并取其中的最大值作为刀轴在该对应位置处的线性插补误差,从而得到了线性插补的误差模型。最后,通过具体数值算例对影响非线性插补误差的规律、大小进行了研究,并对其影响因素进行了分析。为下一步对非线性误差的控制奠定了基础。
【关键词】：线性插补 非线性误差 侧铣 包络原理 最佳一致逼近方法
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题目的及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 五坐标数控侧铣加工研究现状11-13
• 1.2.2 刀具包络面以及线性插补误差研究现状13-14
• 1.3 本文研究内容及论文结构14-16
• 2 直纹面的基本理论16-22
• 2.1 直纹面定义及性质16-17
• 2.2 曲面扭曲角和扭曲度17-18
• 2.3 直纹面可展性判定18-19
• 2.4 曲面法矢计算19-20
• 2.5 本章小结20-22
• 3 五坐标数控侧铣直纹面的刀位计算方法22-36
• 3.1 刀位规划相关概念22-24
• 3.2 刀位计算方法24-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 圆柱刀侧铣非可展直纹面的数控插补方法36-45
• 4.1 直线插补36-39
• 4.1.1 计算相邻刀位间的线性插补点36-37
• 4.1.2 线性插补法计算刀轴矢量37-39
• 4.2 圆弧插补39-41
• 4.3 样条插补41-43
• 4.3.1 样条插补基本原理41
• 4.3.2 B样条曲线定义41-42
• 4.3.3 三次B样条曲线的拟合42-43
• 4.3.4 B样条曲线导矢计算43
• 4.4 本章小结43-45
• 5 圆柱刀数控侧铣包络面及插补误差的计算45-70
• 5.1 圆柱刀数控侧铣包络面计算45
• 5.2 刀具线性插补引起的几何误差45-49
• 5.2.1 线性插补误差计算46-47
• 5.2.2 基于netwon迭代的偏差计算47-49
• 5.3 圆柱刀侧铣可展直纹面算例49-53
• 5.4 圆柱刀侧铣非可展直纹面算例53-68
• 5.5 本章小结68-70
• 6 结论和展望70-72
• 6.1 总结70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况76-77
• 致谢77-78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 林浒;张鸿楠;郑樎默;董磊;王峰;;圆锥可展直纹面侧铣加工算法研究[J];小型微型计算机系统;2014年02期

2 曲颖;;直纹面数控侧铣加工算法的研究[J];科技资讯;2012年01期

3 王波;刘献礼;岳彩旭;;直纹面叶片环形刀侧铣加工刀位规划的研究[J];大电机技术;2013年03期

4 宫虎,曹利新,刘健;数控侧铣加工非可展直纹面的刀位整体优化原理与方法[J];机械工程学报;2005年11期

5 吴广宽;席光;樊宏周;郑健生;;侧铣不可展直纹面模具原理性加工误差计算方法[J];铸造技术;2007年03期

6 赖天琴,李峰,孔德治,王小椿,吴序堂;计算机辅助加工直纹面的新方法[J];西安交通大学学报;1996年02期

7 蔺小军;樊宁静;郭研;崔栋鹏;王志伟;张新鸽;;非可展直纹面侧铣刀位轨迹优化算法[J];机械工程学报;2014年09期

8 郭艳玲;直纹面仿真数据点两种离散方法的研究[J];林业机械与木工设备;2001年02期

9 蔡永林,席光,查建中;任意扭曲直纹面叶轮数控侧铣刀位计算与误差分析[J];西安交通大学学报;2004年05期

10 席光;吴广宽;郑健生;;基于半径和角偏置的直纹面五坐标加工刀位生成算法[J];机械工程学报;2008年04期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 孔马斌;胡自化;李慧;刘杰;;圆柱刀侧铣加工不可展直纹面的刀位优化算法[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 周雪梅;圆柱刀五轴侧铣直纹面的直线插补误差分析[D];大连理工大学;2016年

2 李翠华;三维欧氏空间中的广义直纹面[D];东北大学;2008年

3 武娟;三维欧氏空间中的非可展直纹面[D];东北大学;2014年

4 张鸿楠;圆锥可展直纹面五轴侧铣加工的研究[D];中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）;2012年

5 蒋道顺;直纹面叶片侧铣数控加工研究[D];北京交通大学;2009年

6 杨标桂;伪欧氏空间与欧氏空间中的直纹面[D];南昌大学;2006年

7 黄久超;非可展直纹面叶片高效侧铣加工刀位轨迹优化研究[D];哈尔滨理工大学;2013年

8 朱亚雄;直纹面叶轮数控铣削加工刀具轨迹规划[D];哈尔滨工业大学;2009年

9 代云霏;五轴侧铣加工刀具路径生成及优化[D];华中科技大学;2013年

  本文关键词：圆柱刀五轴侧铣直纹面的直线插补误差分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：306570