典型轮廓系列化数控宏指令开发及应用

发布时间：2017-09-13 23:07

  本文关键词：典型轮廓系列化数控宏指令开发及应用

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【摘要】：随着工业产品性能要求的不断提高,包含二次曲线典型轮廓的零件应用越来越广泛,且对零件的精度要求越来越高,而数控机床一般不具备非圆二次曲线插补功能,所以非圆二次曲线常采用直线或圆弧段来逼近和拟合,并通过宏指令编程来实现。采用宏指令编程,其程序简短精炼、易修改,加工精度高,由于多数的宏指令通用性不强,且手工编程效率较低,导致宏指令编程应用还不够广泛。如何能有效实现宏指令的通用性、高效性、高精度,是数控宏指令编程及加工的永恒目标。目前,二次曲线典型轮廓的宏指令开发仍存在不足主要表现在:一是二次曲线的加工多数是针对某类曲线中的某一种曲线编程,并没有统一同类曲线的方程式,其节点计算和误差验算方法也不统一,加工宏指令也各不相同,这使得二次曲线插补的宏指令编程受到很大制约。二是二次曲线典型轮廓的粗、精加工宏指令,一般只对某种零件的特定轮廓编程,程序通用性不够,尚缺乏系列化、模块化的通用宏指令。三是通常采用边算边加工的方法来编写二次曲线插补宏指令,由于验算误差要用许多段宏程序,刀具会在加工过程中产生停顿,降低了零件表面质量,尚缺乏同类二次曲线插补的先算后加工的宏指令编程方法。因此,迫切需要开发先算后加工、验算误差的二次曲线插补统一宏指令并将其拓展到二次曲线典型轮廓的数控加工中,对进一步提高宏指令的通用性、高效性、高精度具有重要理论价值和工程意义。为此,本文深入分析圆锥曲线的统一方程式,研究圆锥曲线的逼近计算方法及误差控制原理,开发了圆锥曲线的先算后加工、验算误差、数据自动转换和自动加工的统一插补宏指令,开发了典型曲线轮廓的系列化数控车削、铣削加工宏指令,进行了仿真验证和加工实验,具体研究工作如下:1)分析了一种可实现圆锥曲线插补的统一宏指令编程方法及其G代码指令格式定义方法。研究了先算后加工、曲线拟合及验算误差、坐标变换和数据自动提取加工等先进手段,探究了宏程序中嵌套子程序的编程方法,进一步增强了宏指令的通用性、高效性,并保证了加工精度。2)研究了一种典型轮廓系列化宏指令编程方法,分析了WHILE循环嵌套的编程方法,设计了二次曲线轮廓的系列化、模块化的数控铣削通用宏指令编程方法,并探索了将同类二次曲线插补宏指令嵌入数控车削循环指令中的编程方法,实现了二次曲线典型轮廓的数控车削加工,为典型轮廓宏指令编程效率的提高和宏指令通用性的提升方法提供了参考。3)基于以上研究的基础上,对所建立的圆锥曲线插补的统一宏指令编程方法和典型轮廓系列化宏指令的数控车、铣编程方法进行实例分析,并采用VERICUT仿真软件对零件进行刀路及实体仿真验证和机床加工实验,程序运行正常,指令有效,加工精度高。综上,本文的研究使典型轮廓的宏指令编程更具通用性、系列性、高效性,加工精度更高。
【关键词】：典型轮廓 系列化 宏指令 数控编程
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景和意义9
• 1.2 国内外研究现状综述9-12
• 1.3 目前存在的问题12-13
• 1.4 研究的目标和内容13
• 1.4.1 研究目标13
• 1.4.2 研究内容13
• 1.5 本章小结13-14
• 第2章 同类二次曲线的统一宏指令编程及应用14-57
• 2.1 圆锥曲线的统一方程式14-15
• 2.1.1 圆锥曲线的统一直角坐标方程式14-15
• 2.1.2 圆锥曲线的统一极坐标方程式15
• 2.2 圆锥曲线统一宏指令的数学建模15-33
• 2.2.1 圆锥曲线弧的类型16-20
• 2.2.2 数学模型的建立和公式推导20-33
• 2.3 圆锥曲线的统一宏指令设计33-38
• 2.3.1 宏指令概述33-35
• 2.3.2 圆锥曲线的统一宏指令设计流程35-38
• 2.4 圆锥曲线的统一宏指令数控编程及验证38-53
• 2.4.1 圆锥曲线的统一宏指令开发38-52
• 2.4.2 圆锥曲线的统一宏指令验证52-53
• 2.5 圆锥曲线平面轮廓的宏指令数控编程及加工53-56
• 2.5.1 数控加工工艺分析53-55
• 2.5.2 加工宏程序编制55-56
• 2.5.3 仿真验证56
• 2.6 本章小结56-57
• 第3章 二次曲线轮廓的系列化数控铣削宏指令编程及应用57-81
• 3.1 双椭圆和倒圆角曲面的数控铣削宏指令编程57-67
• 3.1.1 双椭圆面的数控铣宏指令编程57-64
• 3.1.2 椭圆柱倒圆角的数控铣宏指令编程64-66
• 3.1.3 圆柱倒圆角的数控铣宏指令编程66-67
• 3.2 椭球和球面的数控铣削宏指令编程67-71
• 3.2.1 椭球面的数控铣宏指令编程67-68
• 3.2.2 旋转椭球面的数控铣宏指令编程68-70
• 3.2.3 球面的数控铣宏指令编程70-71
• 3.3 椭圆台和圆台侧面的数控铣宏指令编程71-78
• 3.3.1 椭圆台的数控铣宏指令编程71-77
• 3.3.2 圆台的数控铣宏指令编程77-78
• 3.4 宏指令在二次曲线轮廓数控铣削加工的应用举例78-80
• 3.4.1 数控加工工艺分析78-79
• 3.4.2 加工宏程序编制79
• 3.4.3 仿真及加工验证79-80
• 3.5 本章小结80-81
• 第4章 二次曲线轮廓的系列化数控车削宏指令编程及应用81-86
• 4.1 二次曲线轮廓的数控车宏指令编程方法81-82
• 4.2 宏指令在二次曲线轮廓数控车削加工的应用举例82-85
• 4.2.1 数控加工工艺分析83-84
• 4.2.2 加工宏程序编制84-85
• 4.2.3 仿真验证85
• 4.3 本章小结85-86
• 结论与展望86-87
• 参考文献87-90
• 致谢90-91
• 作者在硕士论文期间发表的论文91

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本文编号：846418