基于研抛力控制的复杂曲面精密研抛技术研究

发布时间：2017-10-14 19:27

  本文关键词：基于研抛力控制的复杂曲面精密研抛技术研究

  更多相关文章： 复杂曲面 研抛力 去除函数 驻留时间 进给速度

【摘要】：复杂曲面零件在提高工件系统性能,实现特殊的工件特性,减少系统零件数量,减小系统尺寸等方面有诸多无法比拟的优越性,在航空航天、国防、通讯、生物医学、能源、车辆等工业和民用领域有着日益增长的应用需求。复杂曲面零件能否在这些重要领域中获得突破性的应用,其关键还在于能否实现高效、精密、低成本的加工。但是复杂曲面的研抛加工工艺是直接影响复杂曲面加工零件的加工精度和加工效率的工序,在零件的加工过程中具有非常重要的研究意义。本文以五轴超精密研抛机床为实验平台,研究基于力控制技术的复杂曲面研抛加工工艺。由普林斯顿(Preston)理论分析可知,研抛头与被加工零件之间的研抛压力大小是影响研抛表面质量非常重要的因素。本文从被加工零件与研抛头在工作过程中的相对速度着手,推导复杂曲面加工过程的去除函数模型;根据复杂曲面上每一研抛点的去除量要求,推导出加工的进给模型;根据相邻两点的位置关系,得到复杂曲面加工过程中的残差模型,根据残差模型可以进一步验证选择的加工步长是否合理,为获得高精度的曲面面型精度提供了有力的理论依据。研抛加工过程中,不改变研抛头的去除能力(恒定的去除函数),而用改变研抛工具驻留时间的长短来控制研抛去除量,驻留时间的长短可以通过研抛工具的进给速度来实现。根据复杂曲面被加工零件表面的面形误差分布以及研抛工具的去除函数,计算并得到研抛工具的进给速度的分布,去除的材料越多,则驻留的时间越长,进而研抛工具的进给速度就越小,反之亦然。根据研抛力、驻留时间和研抛去除量之间的关系,通过对研抛力检测、解耦,根据研抛头参数、零件的形状参数和材料参数,研抛旋转轴的主轴转速,解算出实时优化的进给率和研抛路径补偿值,确定研抛工具和被加工零件表面之间的研抛压力和适合的驻留时间,使五轴超精密研抛机床在研抛力控制下可以实现仿人研抛操作,最终确保研抛加工零件的表面质量。最后,在五轴超精密研抛机床上进行了实验研究,验证了所提出的方法的正确性和可行性。
【关键词】：复杂曲面 研抛力 去除函数 驻留时间 进给速度
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.1 课题研究的来源8
• 1.2 课题的研究背景和意义8-9
• 1.3 国内外研究现状9-14
• 1.3.1 复杂曲面加工的发展历程9
• 1.3.2 研抛加工技术现状9-12
• 1.3.3 复杂曲面加工设备的发展现状12-14
• 1.4 驻留时间概述14-19
• 1.5 论文的主要研究内容19-20
• 第二章 复杂曲面数学模型的建立20-28
• 2.1 复杂曲面描述20-21
• 2.2 复杂曲面相关数学模型21-24
• 2.2.1 复杂曲线模型21-22
• 2.2.2 复杂曲面模型22-23
• 2.2.3 节点矢量的确定23-24
• 2.3 轨迹规划24-27
• 2.3.1 复杂曲面传统的加工运动轨迹规划方法24-25
• 2.3.2 复杂曲面研抛走刀模式25-26
• 2.3.3 研抛头的形状26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 复杂曲面研抛加工模型的建立28-38
• 3.1 研抛机床结构及工作原理28
• 3.2 复杂曲面去除模型的建立28-30
• 3.2.1 去除理论基础28-29
• 3.2.2 常见的几种去除模型29-30
• 3.3 去除函数模型的建立30-32
• 3.4 复杂曲面的加工进给模型建立32-34
• 3.5 复杂曲面加工残差模型建立34-36
• 3.6 本章小结36-38
• 第四章 基于研抛力控制的复杂曲面研抛加工方法38-45
• 4.1 五轴研抛机床运动描述38
• 4.2 研抛工件受力分析38-39
• 4.3 研抛力与研抛压力的区别39-40
• 4.4 力-位-姿解耦原理40
• 4.5 基于研抛力控制的复杂曲面研抛方法40-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第五章 基于研抛力控制的研抛加工实验研究45-53
• 5.1 五轴精密研抛中研抛工具去除能力分析45-47
• 5.2 研抛压力分布模型47-48
• 5.3 零件表面面形误差48-49
• 5.4 研抛零件的去除量的确定49
• 5.5 研抛工具进给速度分布49-50
• 5.6 研抛实验50-52
• 5.7 本章小结52-53
• 第六章 结论53-54
• 6.1 全文总结53
• 6.2 展望未来53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 作者简介58
• 攻读硕士学位期间研究成果58

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李新强,王建平,徐瑞霞;车内复杂曲面工装[J];机械工人.冷加工;2005年03期

2 陈欣;金俊杰;王可;;一种复杂曲面测量新技术的理论研究[J];组合机床与自动化加工技术;2007年02期

3 何灵;空间立体曲面零件的编程和加工[J];机床;1992年03期

4 谢展;钱志良;张新建;;规则曲面侧铣过程中的刀位计算[J];机械工程师;2007年12期

5 周纪军;石涛;;曲面零部件加工技术问答[J];家具;2003年06期

6 牟鲁西;尹周平;;基于误差分析的曲面组合测量方法研究[J];现代制造工程;2012年10期

7 谢叻,周儒荣,阮雪榆;自由曲面零件余量加工算法[J];机械工程学报;2003年05期

8 佛新岗;;MasterCAM曲面精加工方案选择研究[J];煤矿机械;2012年01期

9 黄大贵，，武好明，谢伟;直线元成型复杂曲面的五坐标CNC加工技术[J];电子科技大学学报;1996年03期

10 谢秋馨;;在Master CAM中进行曲面自动加工教学的探索[J];湖南农机;2013年01期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 童伟;刘建养;;高精度参数化曲面的造型和加工技术探讨[A];中国电子学会生产技术学分会机械加工专业委员会第八届学术年会论文集[C];2001年

2 申晓龙;张来希;;数控线切割加工模具曲面装置的改造研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吴海东;面向航空发动机叶片顶端修复的曲面再生算法与误差分析[D];广东工业大学;2015年

2 王晓飞;复杂曲面测量规划及定位技术研究[D];天津大学;2014年

3 赵东宏;薄壁曲面零件数字化制造优化技术研究[D];江苏大学;2016年

4 王立成;复杂曲面原位检测方法与实验研究[D];华中科技大学;2012年

5 牟鲁西;复杂曲面零件在机测量关键技术研究与应用[D];华中科技大学;2012年

6 钟山;复杂曲面正向/逆向快速设计关键技术与增材制造数据处理方法研究[D];华南理工大学;2013年

7 孔令叶;轴对称回转曲面精密磨削加工技术研究[D];广东工业大学;2011年

8 杨建中;复杂多曲面数控加工刀具轨迹生成方法研究[D];华中科技大学;2007年

9 李国;基于刀具摆动进给的非球曲面超精密车削方法及系统研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

10 郑刚;复杂曲面非球头刀宽行铣削加工的几何学原理与方法[D];上海交通大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 任衍涛;基于慢刀伺服的曲面准柔性抛光技术研究[D];太原科技大学;2015年

2 田洪东;基于研抛力控制的复杂曲面精密研抛技术研究[D];长春工业大学;2016年

3 刘鸣华;基于结构仿生的派生曲面研究[D];燕山大学;2011年

4 胡滨;异型功能曲面的数字化闭环创成技术的研究[D];山东大学;2007年

5 江欢;曲面展开方法及其计算机实现的研究[D];西安理工大学;2009年

6 孟凡秋;基于Mastercam的凸形曲面数控加工技术研究[D];山东大学;2008年

7 李坚;非回转对称光学曲面车削加工误差评定的研究[D];吉林大学;2011年

8 张建平;整体叶轮叶片曲面侧铣加工的刀位规划研究[D];大连交通大学;2010年

9 刘飞鹏;基于主曲率匹配曲面分片的五轴加工轨迹规划研究[D];广东工业大学;2011年

10 魏彦波;基于UG的碗形曲面数控加工技术研究[D];山东大学;2010年

本文编号：1032751