双转台式五轴联动加工中心后置处理器的开发与实践

发布时间：2017-08-19 01:16

  本文关键词：双转台式五轴联动加工中心后置处理器的开发与实践

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【摘要】：近年来我国五轴数控加工中心在不断的增多,而且基于数控自动编程的各大三维软件其编程速度的高效性,各大厂商开始使用智能化数控加工技术来加工一些叶轮,叶片等复杂曲面零件,从而高效解决了生产效率低,工件精度差等问题。由于厂商根据自身的条件,资金,厂房大小等方面的问题,购买的五轴数控加工中心其结构尺寸,刀具、工作台的旋转方式,机床国籍等存在差异,并且这些机床都配有不同国家生产的数控系统,然后又使用了多种不同CAM数控软件进行编程,从而使得五轴数控编程技术存在着许多问题,而当中最关键的技术问题存在于不同三维软件和结构各异的数控机床之间,一个起纽带作用的针对某某五轴数控机床的基于某某CAM三维软件的专用后置处理器。如何能让五轴数控加工技术发挥它在制造领域的绝对优势,解决其机床NC后置处理软件开发迫在眉睫,而其中针对五轴机床的结构进行机床各运动轴的运动求解是关键。由于实际操作中刀具与工件的多维空间运动,目前各大商用的后置处理软件处理出来的NC代码存在缺陷,直接使用此NC代码,可能影响工件加工时的精度及其加工效率等问题。对于商用后置处理软件的完全不透明性,为此本文基于JAVA高级语言对各大CAM软件前置处理出来的APT文件进行NC代码转换的编制,而此NC代码未对零点偏置,动态速度,非线性误差以及刀具3D补偿等机床误差补偿问题进行控制,极需要合适的算法对上述问题进行控制,这也是本论文研究的实用性,这些问题直接加大了五轴机床后置处理软件的开发。基于上述后置处理过程中存在的问题,本文以一台(A-C)式双转台五轴联动数控加工中心为研究对象,基于CAM三维软件,用JAVA编写出五轴机床后置处理软件。首先,文章分析了三维软件的刀位源文件的共同特点并对叶轮模型基于三维CAM软件的刀位源文件进行了提取。然后针对VMC850F五轴联动数控加工中心机床的结构特点,对此机床坐标转换数学模型的建立,并针对零点偏置,动态速度,非线性误差以及刀具3D补偿等问题建立数学模型,通过后置出来的NC代码和Matlab数据图对非线性误差进行了验证。基于三维软件的刀位源文件,利用JAVA高级语言编写出五轴后置处理软件,该软件不仅可以进行NC代码的转换,还对零点偏置,动态速度,非线性误差以及刀具3D补偿等问题进行了解决,软件还建立了五轴机床后置处理参数的数据库。最后针对复杂曲面零件—分流式叶轮进行刀路轨迹的规划,并利用此后置处理软件进行后置处理,通过Vericut仿真软件进行模拟加工和VMC850五轴联动数控加工中心实际加工,从实际叶轮零件的加工成功验证了此后置处理软件的效用性.
【关键词】：VMC850F 后置处理 叶轮 Vericut JAVA
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 数控编程技术的概述10-11
• 1.2 数控加工的过程11-12
• 1.3 后置处理技术的概述12-13
• 1.3.1 后置处理技术在国内外的发展现状12-13
• 1.4 论文研究的主要内容13-14
• 1.5 本章小结14-15
• 第二章 VMC850F五轴联动加工中心及其运动求解15-24
• 2.1五轴数控机床的机床结构分析15-17
• 2.1.1 刀具双摆动式五轴联动机床15-16
• 2.1.2 工作台双回转式五轴联动机床16
• 2.1.3 刀具和工作台分别回转式五轴联动机床16-17
• 2.2 VMC850F五轴联动数控加工中心机床参数17-18
• 2.3 VMC850F型数控机床的机床结构分析18-20
• 2.4 VMC850F加工中心运动学求解20-22
• 2.4.1 A、C转角的计算20-21
• 2.4.2 机床运动坐标X、Y、Z的计算21-22
• 2.5 整体式叶轮的MATLAB仿真22-23
• 2.6 本章总结23-24
• 第三章 VMC850F中心的算法拓展24-43
• 3.1 增量值编程的角度值修正24-25
• 3.2 程序的平移及旋转25-27
• 3.3 非线性误差补偿的研究27-35
• 3.3.1 非线性误差产生的机理27-28
• 3.3.2 非线性误差插补轨迹方程的建立28-29
• 3.3.3 非线性误差的计算29-30
• 3.3.4 非线性误差的控制办法30-35
• 3.3.4.1 最大非线性误产生的位置确定30-32
• 3.3.4.2 非线性误差补偿的实现32-35
• 3.4 动态速度处理的研究35-38
• 3.5 刀具 3D半径分析及补偿38-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 五轴机床后置处理器的编制43-71
• 4.1 数控编程语言APT和刀位源文件的分析43-49
• 4.1.1 数控自动编程概述43-44
• 4.1.2 编程系统的APT语言44
• 4.1.3 三维软件的刀位源文件分析44-47
• 4.1.4 CLSF刀位源文件处理47-49
• 4.2 后置处理软件的JAVA实现49-57
• 4.2.1 CLSF文件事件格式49-52
• 4.2.2 截取信息和传递方法52-53
• 4.2.3 机床指令格式53-54
• 4.2.4 机床运动指令54-55
• 4.2.5 辅助操作指令55
• 4.2.6 刀具管理指令55-56
• 4.2.7 固定循环指令56-57
• 4.3 五轴机床后处理软件主要代码展示57-60
• 4.3.1 打开文件代码57
• 4.3.2 保存文件代码57-58
• 4.3.3 刀具与主轴转速输出代码58
• 4.3.4 走直线加工代码58-59
• 4.3.5 圆弧功能代码59
• 4.3.6 计算五轴编程各值总代码59-60
• 4.4 五轴数控机床后置处理器的界面设计60-70
• 4.4.1 登陆界面61-62
• 4.4.2 启动界面62
• 4.4.3 主界面的窗口62-63
• 4.4.4 软件各模块的介绍63-65
• 4.4.5 机床数据模块65
• 4.4.6 刀具管理模块65-66
• 4.4.7 后置设置模块66-68
• 4.4.8 后置补偿模块68-69
• 4.4.9 后置处理模块69-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 分流式叶轮的数控编程与加工仿真验证71-82
• 5.1 分流式叶轮结构特点71-72
• 5.2 分流叶轮的加工工艺分析72-76
• 5.2.1 加工毛坯73
• 5.2.2 流道粗加工73-74
• 5.2.3 叶片精加工74-75
• 5.2.4 流道精加工75
• 5.2.5 后置处理75-76
• 5.3 五轴机床后置处理软件的实验验证76-81
• 5.3.1 非线性误差补偿功能的验证76-78
• 5.3.2 刀具 3D半径补偿功能的验证78-81
• 5.4 小结81-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 6.1 总结82-83
• 6.2 展望83-84
• 参考文献84-88
• 发表论文和参加科研情况说明88-89
• 致谢89

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本文编号：697842