多轴联动空间刀具半径补偿算法研究

发布时间：2017-03-03 10:48

  本文关键词：五轴联动数控系统刀具半径补偿研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《广东工业大学》 2013年

多轴联动空间刀具半径补偿算法研究

黄秀文  

【摘要】：目前,多轴联动数控机床是高速、高精加工复杂曲面轮廓零件的关键设备,尤其是五轴联动机床。然而,空间刀具半径补偿功能模块是多轴联动高档型数控机床的重要功能模块,其为提高编程效益和保证生产加工实时性而配备。在当今的机床市场,只有国外几家知名企业生产高档数控系统才具备该功能,售价相当昂贵。就目前国内机床而言,平面刀具半径补偿功能模块已应用的非常成熟,而在多轴联动数控加工中,刀具半径补偿是还处在研发阶段。由于刀具相对于工件的旋转、摆动,刀轴矢量时刻变化,这使得空间刀具半径补偿较难实现,因此研究多轴联动带有空间刀具半径补偿功能模块的数控系统不仅具有理论价值,还具有重大的现实意义。 本论文主要分析了四、五轴联动数控机床加工特点,总结了实现空间刀具半径补偿的算法和需解决的关键性问题,提出了空间刀具半径补偿矢量和算法的表达形式,建立空间刀具半径补偿模型,针对四轴联动A转台、四轴联动B转台、五轴联动A/C双转台机床和端铣球刀加工工艺进行建模,以UG NX6.0的CAD软件建模,通过其CAM模块生成的刀位文件作为刀位数据来源,研究其后置处理算法及逆算法,实现了工件坐标系与名义坐标系之间的坐标变换,开发了一个五轴联动3D刀具半径补偿专用后处理软件和一个多轴联动数控机床空间刀具半径补偿专用后处理软件。 本人具体的研究工作包括以下方面： 1.调研了与课题相关的论文和专著,确定了研究对象、思路,建立了空间刀具半径补偿模型和算法的表达形式。 2.通过UG NX6.0建模,对其CAM模块生成的刀位文件进行数据分析,计算出空间刀具半径补偿单位矢量,同时针对四轴联动和五轴联动回转台型机床运动模型,建立起工件坐标系与名义坐标系之间的坐标转换关系式。 3.带空间刀补矢量的专用后置处理软件的开发,为了提高加工效益,提出一种小角度的旋转变换求解算法,对于五轴机床而言,A角度正负变换可以减少C角度的大范围、大角度的旋转,避免了刀具碰刀现象。以VC++6.0软件为编程开发平台,开发了两个专用后处理软件。 4.以Vericut7.0软件进行模拟加工环境,使用软件的自动-对比功能,通过加工后的毛坯与设计零件的过切和欠切颜色查看,验证后置处理软件的实用性及空间刀具半径补偿矢量算法的正确可行性。 5.最后对专用后置处理软件生成的空间刀具半径补偿后的NC代码和标准刀具生成的NC代码到四、五轴联动数控机床进行实际加工,通过三坐标测量仪测量叶片的尺寸和坐标位置,开展了多轴联动空间刀补对被加工零件的精度分析。

【关键词】：
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG659
【目录】：

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