五轴数控机床工件曲面加工轨迹生成与安装位置优化

发布时间：2021-08-01 20:46

　　五轴数控加工是加工自由曲面零件最有效的方法之一,在航空航天、汽车及其模具等行业中具有广泛应用。相对于传统的三轴加工,五轴数控加工能够同时控制刀轴矢量与刀位点,保证了曲面加工过程的一致性,显著提高加工效率和精度。由于曲线插补实时计算量较大以及较难生成满足精度要求的曲线型五轴加工刀具轨迹,因此在实际生产中大部分自由曲面采用直线插补形式进行加工,而刀具轨迹则采用大量的G01线段来逼近加工曲面。在五轴曲面加工中,由于旋转轴的存在,使得工件坐标系与机床坐标系存在着非线性关系,因而机床在执行G01指令时会产生刀尖点和刀轴矢量的误差,这些误差导致机床很难满足对加工轨迹的表征精度要求。针对此问题,本文做如下工作:（1）五轴机床通用运动学建模。针对三大类机床,采用齐次坐标矩阵建立运动学模型,包括从工件坐标系到机床坐标系的运动学正解以及从机床坐标系到工件坐标系的运动学逆解。（2）五轴数控加工非冗余G01路径生成。根据给定的加工参数曲面,以等残留高度为依据生成刀具的理论加工路径;对于已经生成的理论路径,根据机床的运动学模型建立刀尖点误差模型和刀轴矢量误差模型,并基于此误差模型生成实际加工用的G01路径。（3... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

五轴数控加工Fig1.1Five-axisCNCmachining

图 1.1 五轴数控加工Fig 1.1 Five-axis CNC machining于其他数控机床，五轴机床可以一次装夹即可实现发动机的叶轮曲轴，模具等复杂曲面的加工（图 1.2），对一个国家的装备制造意义，是一个国家制造水平的象征。

合肥工业大学硕士学位论文五轴机床的诸多便利性使得各国对五轴机床也日益重视，目前五轴机床一般以德国和日本为代表，典型的公司如 DMG 等在世界上处于领先地位，而中国的产品起步较晚，但发展快速，虽然和其他国家相比仍有较大差距，但差距日益缩小。图 1.3 展示了 DMG 公司和海特公司的产品。五轴机床的广泛应用也使得人们开始关注机床加工时的各种问题，除了机械部分之外，五轴机床所涉及到的主要问题还包括机床在实际加工时的速度规划问题，以及实际加工路径的平滑性问题等，这些问题往往被多种因素（如实际的机床结构，数控系统的性能，以及前期 CAM 软件生成的刀具路径可行性）所影响，因此很难提出单一的解决办法。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3316219