基于机床实体模型的五轴后置处理系统研究与开发

发布时间：2017-04-25 15:50

  本文关键词：基于机床实体模型的五轴后置处理系统研究与开发，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：五轴数控机床凭借其自身高精度、高柔性和高效率等优点已成为制造业和研发国防装备的关键设备,迫切需要对其关键技术进行自主研发。与三轴加工相比,五轴技术的应用将有效提高加工效率和加工精度。当今国内针对五轴数控关键技术之一的后置处理技术的研发,在通用性和实用性方面尚有不足,所以本文着重研究后置处理技术,开发一套基于机床实体模型且具有高级修正功能和智能选解策略的后置处理系统。本文的后置处理系统具有通用性、实用性和自适应性的特点,主要由用户接口层、数据访问层和数据处理层组成。其中用户接口层主要是机床模型的加载和相关参数的设置;数据访问层包括机床运动学模型库、刀位语句规则库和加工代码规则库;数据处理层是重点研究内容,主要包括针对实际加工过程中逆解集的高级修正功能和智能选解策略。系统首先对刀位文件进行预处理,再对由运动学关系得到的两组逆解集进行选解和修正。高级修正功能包括减小因奇异问题导致奇异轴大幅度的角度变化,对平动轴和旋转轴超程问题的修正。智能选解是为了得到一组经修正后且没有干涉的逆解集,包括解集重组过程中的安全过渡方法,毛坯和刀具装夹位置的选取和基于最短路径原则选解。修正功能和智能选解策略的实现需要借助于干涉检测模块,即整个逆解集优化过程都是基于各组件的实际干涉状态来考虑的,这一点能保证选解和修正过程的安全性,也是与国内其他后置处理系统的不同之处。该系统的最大特色之处在于结合机床实体模型来进行逆解集的全局优化,主要是针对双转台形式的五轴机床进行研究,从机床运动学模型的理论分析,基于干涉检测模块的修正和选解策略,到最后的实验验证部分,整个对逆解的修正过程同样可以应用到其他形式的五轴数控机床上,将有效提高五轴后置处理系统在实际加工中的应用价值。
【关键词】：五轴机床 后处理 逆解运动学 奇异解
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【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
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 运动学分析10-11
• 1.2.2 奇异问题和非线性误差11-12
• 1.2.3 后置处理器12-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-16
• 第2章 刀位预处理和运动学分析16-28
• 2.1 刀位预处理16-18
• 2.2 运动学模型分析18-27
• 2.2.1 任意双转台形式机床运动学分析18-24
• 2.2.2 正交双转台机床运动学分析24-26
• 2.2.3 逆解情况分析26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第3章 奇异和超程问题处理28-39
• 3.1 奇异问题分析和修正28-31
• 3.1.1 奇异点修正28-29
• 3.1.2 奇异域问题分析与处理29-31
• 3.2 退刀点超程旋转轴修正31-35
• 3.3 超程平动轴修正35-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 智能选解策略39-50
• 4.1 解集重组39-43
• 4.1.1 双摆头机床解集重组过渡方法41
• 4.1.2 双转台机床解集重组过渡方法41-42
• 4.1.3 摆头转台机床解集重组过渡方法42-43
• 4.2 工件和刀具装夹位置选取43-48
• 4.2.1 工件装夹位置确定方法44-46
• 4.2.2 刀具装夹位置确定方法46-48
• 4.3 最短路径原则选集48
• 4.4 本章小结48-50
• 第5章 系统仿真与实验验证50-59
• 5.1 实验机床模型50-51
• 5.2 奇异问题仿真与实验51-54
• 5.3 三轴超程仿真与实验54-55
• 5.4 解集重组仿真与实验55-58
• 5.5 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-65
• 致谢65

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