离心泵叶轮数控加工刀具轨迹生成研究

发布时间：2017-09-09 19:02

  本文关键词：离心泵叶轮数控加工刀具轨迹生成研究

  更多相关文章： 五轴数控加工 刀具轨迹规划 刀轴矢量规划 UG二次开发 等残高

【摘要】：离心泵叶轮作为泵类零件的核心过流部件,其型面创成精度将直接影响到泵的工作效率。传统加工方法仅适用于加工扭曲度小,几何形貌简单的工件,且制造出来的离心泵叶轮在精度上难以保障。本文针对上述情况,结合五轴数控加工技术特点,规划了离心泵叶轮的五轴数控加工工艺,提出了一种等残高精加工刀具轨迹生成方法。同时为避免加工过程中的干涉,提出了一种导引曲线的刀轴矢量规划方法。在规划中得到了刀位源文件,经后置处理生成了数控代码,为验证其有效性,在VERICUT中进行了仿真加工。最后,在五轴数控机床上进行了试切加工实验,经测量比对后表明所得叶轮创成精度达到了预期效果。在规划等残高叶片精加工刀具轨迹时,首先分析了加工曲面的几何形貌,从其边界曲线上提取一条轨迹作为起始轨迹线,然后按照步长对其离散得到刀触点序列,在该序列处构建法截面垂直于进给方向,以给定残高求得的行距值为半径,刀触点为圆心形成圆弧,与加工曲面求交后得到下一轨迹的刀触点序列,并在刀轴方向计算刀位点,拟合后形成下一刀位点轨迹线。经算例验证表现该算法有效可行。在规划刀轴矢量时,首先分析了加工曲面与相邻曲面之间的几何形貌,通过查找相邻叶片包覆边界线之间的中点,并对其进行偏移拟合后得到刀轴矢量的导引曲线。单个刀轴矢量起自刀位点,终止于导引曲线上的点。为实现所提算法,结合UG二次开发技术设计了离心泵叶轮加工模块。针对本文所加工的离心泵叶轮叶片,设定残高值为0.02mm,经模块仿真形成的光顺加工轨迹实际残高值为0.0087mm,其刀轴摆动后跟角在(10.3762°,24.8914°)内变化,侧倾角在(71.4596°,84.5163°)内变化,刀轴转动平稳。所得NC程序通过仿真加工验证后,进行了试切加工试验,随后对所得叶轮进行了结构光双目光栅非接触式测量,完成了离心泵叶轮的精度创成。
【关键词】：五轴数控加工 刀具轨迹规划 刀轴矢量规划 UG二次开发 等残高
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659;TH311
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 论文研究背景及意义11-12
• 1.2 叶轮型面数控加工技术概述12-18
• 1.2.1 叶轮型面数控加工工艺发展现状12-13
• 1.2.2 叶轮型面数控加工刀具轨迹生成方法现状13-16
• 1.2.3 叶轮型面数控加工刀轴矢量规划方法现状16-18
• 1.3 叶轮型面数控加工仿真技术发展现状18-19
• 1.4 五轴数控机床后置处理技术发展现状19-20
• 1.5 论文研究内容及章节安排20-23
• 1.5.1 研究内容20-21
• 1.5.2 章节安排21-23
• 第2章 离心泵叶轮型面特征与加工工艺分析23-33
• 2.1 离心泵叶轮型面几何特征分析23-25
• 2.2 离心泵叶轮加工工艺路线规划25-32
• 2.2.1 离心泵叶轮加工毛坯的选择及定位基准的确定25-26
• 2.2.2 离心泵叶轮加工机床的选择26-27
• 2.2.3 离心泵叶轮加工刀具的选择27-29
• 2.2.4 离心泵叶轮加工工序划分及其走刀方式的选择29-30
• 2.2.5 离心泵叶轮加工切削参数的选择30-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第3章 离心泵叶轮型面精加工刀具轨迹生成算法研究33-59
• 3.1 刀具轨迹规划概述33-34
• 3.2 刀具轨迹生成算法中的几何基础34-39
• 3.2.1 曲面上相关基本概念34-37
• 3.2.2 刀具相对叶片型面的位姿描述37-39
• 3.3 基于等残高法的叶片精加工刀具轨迹生成39-46
• 3.3.1 叶片型面刀位轨迹规划流程40-43
• 3.3.2 残留高度值分析43-46
• 3.4 基于导引曲线的叶片精加工刀轴矢量规划46-49
• 3.4.1 叶片型面刀轴矢量规划流程46-48
• 3.4.2 刀轴角度变化分析48-49
• 3.5 UG/Open API二次开发技术概述与算法实现49-58
• 3.5.1 基于UG/Open API的叶轮加工模块开发流程49-56
• 3.5.2 加工程序CLSF文件的生成56-58
• 3.6 本章小结58-59
• 第4章 离心泵叶轮仿真加工及试验验证59-73
• 4.1 基于UG/Post Builder的叶轮加工后置处理59-66
• 4.1.1 双转台五轴数控机床后置处理运动学分析59-62
• 4.1.2 UG/Post Builder后置处理的构建62-66
• 4.2 离心泵叶轮的VERICUT加工仿真研究66-67
• 4.3 离心泵叶轮试切加工试验67-70
• 4.4 试切加工试验结果测量与分析70-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第5章 结论与展望73-75
• 5.1 论文创新点73
• 5.2 论文总结73-74
• 5.3 研究展望74-75
• 参考文献75-81
• 攻读硕士期间已发表的论文81-83
• 致谢83

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本文编号：822199