摆线加工轨迹的进给速度离线优化方法研究

发布时间：2017-09-26 01:26

  本文关键词：摆线加工轨迹的进给速度离线优化方法研究

  更多相关文章： 变半径摆线轨迹 材料去除率 速度优化 CAM

【摘要】：近年来,随着高速铣削应用越来越广泛,摆线铣削刀轨被越来越多地应用于狭窄型腔铣削的粗加工中。但由于摆线刀轨规划策略的理论尚不够完善,在复杂型腔刀轨规划的实际应用中存在刀轨冗余较多、不同周期材料去除率波动严重、空切行程过长影响效率等问题。针对上述这些问题,本文围绕基于进给速度离线预测优化的型腔摆线加工方法进行研究,主要内容包括:(1)建立了变半径摆线刀轨的参数化模型。对比分析了恒步距(S)与恒径向切深(Rdc)的摆线生成策略,建立了型腔中心线轨迹连接与规划的数学模型,提高了变半径摆线数学模型对复杂型腔的适应性、改善了刀轨冗余。同时,该模型易于编程实现。(2)提出了基于机床进给特性的进给速度离线预测优化方法。通过满足机床进给特性,规划了摆线的最优切削行程进给速度,以及可控制材料去除率超标的摆线最优空切行程进给速度;通过在空切行程与切削行程连接处的预测并提前减速,避免了连接处的材料去除率超标问题;验证了以材料去除率和切削力为优化目标的两种优化策略。(3)开发了生成刀轨的CAM程序插件。首先实现了通过SolidWorks平台获取型腔数据;其次在MATLAB平台Voronoi图算法下提取了型腔中心线数据;最后开发了本文的摆线理论与速度优化策略的实现算法。(4)搭建实验平台,对提出的理论进行了应用验证。在实验平台的基础上,从切削力与铣削效率两个方面,进行了两组狭窄型腔的加工实验、三组恒进给速度不同参数摆线的加工实验、两组基于材料去除率模型进给速度预测优化的加工实验和两组基于切削力模型进给速度预测优化的进给实验。分析结果表明,所提策略能较好地适应型腔加工、具有稳定的铣削力,并可提高加工效率,具有一定的应用价值。
【关键词】：变半径摆线轨迹 材料去除率 速度优化 CAM
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 摆线铣削的起源与发展10
• 1.1.2 摆线铣削存在的问题10-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 材料去除率MRR稳定国内外研究现状12-14
• 1.2.2 摆线铣削国内外研究现状14-15
• 1.2.3 进给速度优化国内外研究现状15-16
• 1.3 课题的选题依据，，研究内容及章节安排16-18
• 1.3.1 选题依据16
• 1.3.2 论文的主要研究内容16-17
• 1.3.3 章节安排17-18
• 第二章 摆线参数化模型建立与刀轨分析18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 摆线刀轨的数学模型18-22
• 2.2.1 恒半径摆线刀轨的数学模型18-19
• 2.2.2 变半径摆线刀轨的数学模型19-20
• 2.2.3 摆线刀轨的加工效率与冗余分析20-22
• 2.3 变半径摆线刀轨的参数化模型22-27
• 2.3.1 变半径摆线参数化模型22-24
• 2.3.2 基于步距（S）稳定与径向切深（Rdc）稳定的变半径摆线生成策略24-27
• 2.4 摆线刀轨规划分析27-30
• 2.4.1 摆线刀轨连接分析27-28
• 2.4.2 摆线刀轨连接规划28-30
• 2.5 本章小结30-32
• 第三章 进给速度离线预测优化策略32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 进给速度优化意义与策略分析32-35
• 3.3 基于材料去除率模型的进给速度预测优化策略35-39
• 3.3.1 刀轨离散35
• 3.3.2 离散刀轨加工参数计算35-36
• 3.3.3 进给速度正向优化36-37
• 3.3.4 进给速度反向优化37-39
• 3.3.5 优化策略小结39
• 3.4 基于切削力模型的进给速度离线预测优化策略39-40
• 3.4.1 基于切削力模型策略分析39-40
• 3.4.2 基于切削力模型策略实施方案40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 CAM功能插件程序设计及实现42-56
• 4.1 引言42
• 4.2 变半径摆线刀轨功能实现42-51
• 4.2.1 CAM模块总体功能实现42-43
• 4.2.2 基于Matlab的Voronoi图算法实现43-45
• 4.2.3 中心轨迹点筛选45-47
• 4.2.4 中心轨迹点排序与端点查找47-48
• 4.2.5 变半径摆线刀轨生成48-50
• 4.2.6 摆线切削参数计算50-51
• 4.3 速度优化功能实现51-54
• 4.3.1 获取刀位点与切削参数51-52
• 4.3.2 进给速度正向优化52
• 4.3.3 进给速度反向优化52-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第五章 变半径摆线理论与速度优化策略实验研究56-74
• 5.1 引言56
• 5.2 实验平台搭建56-58
• 5.3 变半径摆线对狭窄型腔适应性加工实验58-60
• 5.3.1 实验一：狭窄连通图案型腔加工实验58-59
• 5.3.2 实验二：汉字‘飞’图案型腔加工实验59
• 5.3.3 本实验组小结59-60
• 5.4 基于步距（S）稳定与基于径向切深（RDC）稳定的加工实验60-63
• 5.4.1 实验三：S=0.74mm60-61
• 5.4.2 实验四：S=1.00mm61-62
• 5.4.3 实验五：Rdc=2.00mm62-63
• 5.4.4 本实验组小结63
• 5.5 基于材料去除率模型速度优化的步距（S）稳定的加工实验63-65
• 5.5.1 材料去除率模型63
• 5.5.2 实验六：S=0.74mm63-64
• 5.5.3 实验七：S=1.00mm64-65
• 5.5.4 本实验组小结65
• 5.6 基于切削力模型速度优化的步距（S）稳定的加工实验65-67
• 5.6.1 切削力模型65-66
• 5.6.2 实验八：S=0.74mm66
• 5.6.3 实验九：S=1.00mm66-67
• 5.6.4 本实验组小结67
• 5.7 实验参数汇总与结果分析67-72
• 5.7.1 实验参数汇总67-69
• 5.7.2 实验结果分析69-72
• 5.8 本章小结72-74
• 总结与展望74-76
• 论文工作总结74-75
• 未来工作展望75-76
• 参考文献76-79
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果79-80
• 致谢80-81
• 附件81

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本文编号：920722