非圆异面零件车削加工的轨迹插补和轮廓误差研究

发布时间：2022-12-24 09:42

　　非圆异面零件在纺织机械、汽车发动机、轻工装备和航空航天领域有广泛的应用。传统的车削加工采用的是将刀具固定在车刀系统上,与恒定转速的主轴配合加工的方法。这样由于非圆零件轮廓的不均匀性,导致加工过程中切削压力角和切削速度周期性的变化,这会影响到刀具的使用寿命以及工件表面的加工质量。本文基于传统方法的不足,研究一种实时变角度补偿加工方案,并在此上进行轨迹插补和轮廓误差分析。本文在搭建的非圆异面零件车削加工平台上,进行了整个平台系统的运动学分析,对平台结构进行基于D-H法的坐标变换分析,得到从工件坐标系到刀具的整个运动链的齐次变换矩阵,建立了刀具位姿在工件坐标系下的表示方程。通过运动学正逆解,在保证切削角恒定为0的前提下,求解得到各轴参考指令和刀具位姿之间的运动学关系。同时,对非圆异面轮廓样条进行插补规划。首先采用Simpson法计算整个轮廓样条长度,然后用七次多项式在保证速度和加速度的前提下进行插补,将整个样条长度离散成一段段首尾相连的线段,最后采用梯形加速度对插补样条首尾进行速度规划,保证整个样条轮廓在平稳阶段切削速度保持恒定,以提高工件加工表面质量。为了将轨迹插补算法生成的各轴参考指令用... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题来源、背景及研究意义
    1.2 非圆车削加工国内外研究现状
    1.3 本文研究的内容
    1.4 全文的组织结构
2 非圆异面零件车削加工平台的运动学分析
    2.1 非圆异面零件车削加工平台机械结构和运动链分析
    2.2 非圆异面零件车削加工平台的运动学分析
    2.3 非圆异面零件车削加工平台的刀具姿态
    2.4 本章小结
3 非圆异面轮廓的轨迹插补和轮廓误差估算
    3.1 基于Simpson法则的非圆轮廓样条计算
    3.2 基于速度修正多项式的轨迹插补
    3.3 基于梯形加速度的恒切削速度规划
    3.4 基于轮廓样条参数的各轴位置指令求解
    3.5 非圆异面轮廓误差估算
    3.6 本章小结
4 非圆异面零件车削加工平台硬件及上位机软件设计
    4.1 非圆异面零件车削加工平台的总体结构设计
    4.2 非圆异面零件车削加工平台的驱动控制部分组成
    4.3 基于TwinCAT的上位机软件设计
    4.4 本章小结
5 仿真分析和实验验证
    5.1 基于Matlab的插补轨迹算法仿真
    5.2 加工实验结果及分析
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3725964