基于偏置投影的叶片多轴加工轨迹生成算法研究

发布时间：2020-06-09 14:33

【摘要】：加工轨迹规划算法作为多轴数控编程的关键技术决定了加工效率、加工精度和表面质量。现有的加工轨迹规划算法很难同时解决:(1)工件表面法矢分布不稳定造成的刀轴和加工轨迹波动问题;(2)加工区域产生的过切和欠切问题;(3)不适用于任意复杂的曲面模型和所有的Automatically Programmed Tools(APT)刀具的问题;(4)难以达到较高的加工精度和效率,以满足工业需求。为了解决以上问题,本文提出了一种基于偏置投影的多轴加工轨迹生成算法,包括基于偏置的驱动轨迹规划算法和基于投影的加工轨迹生成算法。基于偏置的驱动轨迹规划算法包括偏置、驱动刀触点(Cutter Contact,CC)轨迹计算与光顺、刀轴优化、驱动刀位点(Cutter Location,CL)轨迹计算。其中刀轴优化通过可扩展的基于协变场论泛函的统一刀轴优化框架实现。该框架将刀轴稳定性、刀轴方向优选和刀轴方向禁区三个加工需求采用协变场泛函表达,使刀轴优化模型能够适应任意曲面。该算法避免了迭代搜索刀轴,且保证了刀轴的稳定性和驱动轨迹的光顺性。基于投影的加工轨迹生成算法包括刀具向原始三角网格模型投影和刀具向原始曲面精确投影。刀具向原始三角网格模型投影解决了最为复杂的刀具圆环体向三角片的边投影问题。其中,针对APT刀具沿刀轴方向的投影和球头刀具沿任意方向投影的问题,提出了一种解析法;针对APT刀具圆环体沿任意给定方向向三角片的边投影问题,提出了三种数值方法。刀具向原始曲面投影基于刀具向原始三角网格模型投影计算出的初始刀触点,利用基于切平面搜索的方法,保证最终的刀触点位于原始工件曲面上,保证加工轨迹一阶连续。本文对汽轮机叶片的五轴精加工轨迹进行仿真分析,结果表明本文的算法可产生连续、光顺的加工轨迹,并保证较高的加工精度。
【图文】：

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【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659

【参考文献】