基于变半径摆线刀轨的复杂型月空智能加工方法研究

发布时间：2017-09-30 23:17

  本文关键词：基于变半径摆线刀轨的复杂型月空智能加工方法研究

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【摘要】：随着高速铣床的出现,如何生成能够满足高速铣削的型腔刀轨加工策略一直是多年以来数控铣削领域国内外的研究热点。传统的铣削刀轨由于材料去除率和刀轨光顺性的不足,在高速铣削中往往会产生严重的震动和切削力突变,因而不能适用高速铣削的要求。尤其是近几年,摆线铣削刀轨的提出并被用在高速铣削粗加工中,得到了越来越多学者的关注。但由于其刀轨规划策略的理论尚不够完善,在实际中应用并不多。因此,如何根据复杂型腔的特征,智能设计摆线加工刀轨策略,同时尽量提高加工效率,是型腔高速铣削领域亟待解决的关键问题之一。本文围绕高速铣削加工的粗铣刀轨规划为主线,针对带有岛屿的复杂型腔的智能化铣削刀轨策略进行研究,主要内容包括:(1)提出了基于RDC(径向切深)理论的变半径摆线刀轨的数学模型。对于复杂的型腔区域加工,该模型能够生成切触角保持相对稳定的铣削刀轨,有效控制了切削力的突变;相对于之前的恒半径摆线刀轨模型,该模型可以根据区域形状自适应调整摆线大小,从而大大减少刀轨冗余;此外,相对于之前摆线模型的一阶连续,本文提出的摆线模型能够达到切线和进给速率的二阶连续,更适用于高速铣削加工;而RDC(径向切深)理论的应用则对变半径摆线刀轨的参数设置提供了理论和算法依据。(2)提出了基于CSA(切触角)理论的适用于变半径摆线模型的型腔高速铣削刀轨规划策略。对于带有多个岛屿的复杂型腔,该加工策略能够有效地识别出应用摆线铣削的关键区域,从而控制切削力的稳定,同时大大减少刀轨冗余度,提高铣削效率。该加工策略利用切触角理论识别加工区域的关键区域,并利用刀具和区域特征对关键区域的大小提供了量化方法,然后利用Voronoi图生成能够运用变半径摆线刀轨的摆线路径,由此,得到混合变半径摆线刀轨和环切的智能铣削刀轨生成方法。(3)搭建实验平台,从切削力和铣削效率两个标准,对新的刀轨策略和之前的刀轨理论进行了对比分析,对上述理论进行了应用和验证。将基于RDC的变半径摆线刀轨与优化前刀轨进行了对比分析,实验验证了变半径摆线模型的可靠性;将基于变半径摆线模型的型腔铣削区域划分及加工策略与UG生成的恒半径摆线加工策略进行了对比分析,证实了本文提出的新型加工策略在加工效率上的优势。
【关键词】：变半径摆线轨迹 高速铣削 区域划分 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】：2015
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11-13
• 1.1.1 高速铣削的起源和发展11
• 1.1.2 型腔高速铣削的现存问题11-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 型腔高速铣削国内外研究现状13-15
• 1.2.2 摆线加工国内外研究现状15-17
• 1.3 课题的选题依据，，研究内容及章节安排17-19
• 1.3.1 选题依据17
• 1.3.2 论文的主要研究内容17
• 1.3.3 章节安排17-19
• 第二章 基于刀具径向切深的摆线刀轨数学模型19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 恒半径摆线刀轨的数学模型19-24
• 2.2.1 摆线刀轨的数学模型19-21
• 2.2.2 基于径向切深优化的恒半径摆线标准圆数学模型21-23
• 2.2.3 基于径向切深优化的恒半径摆线数学模型23-24
• 2.3 变半径摆线刀轨数学模型24-28
• 2.3.1 变半径摆线模型的定义25-26
• 2.3.2 变半径摆线最大径向深度的计算26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 基于变半径摆线的型腔高速铣削区域分布策略29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 用于高速铣削的型腔摆线加工策略29-35
• 3.2.1 现存型腔摆线加工策略及其存在的问题29-32
• 3.2.2 基于变半径摆线的型腔铣削加工策略32-35
• 3.3 变半径摆线刀轨的参数选择及生成算法35-38
• 3.3.1 关键区域摆线加工参数的选择35-36
• 3.3.2 基于Voronoi图的变半径摆线刀轨生成算法36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 变半径摆线刀轨模型及其加工策略实验研究39-59
• 4.1 引言39
• 4.2 实验平台的搭建39-40
• 4.3 基于稳定径向切深的变半径摆线刀轨切削实验40-47
• 4.3.1 实验设计过程40-41
• 4.3.2 实验验结论分析41-47
• 4.4 基于变半径摆线刀轨的区域分布策略的加工效率分析47-58
• 4.4.1 对比实例一：含单岛屿的型腔中变半径摆线刀轨的分布策略验证47-48
• 4.4.2 实例一结论分析48-52
• 4.4.3 对比实例二：含多岛屿的型腔中变半径摆线刀轨的分布策略验证52-56
• 4.4.4 实例二结论分析56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 应用于高速铣削的智能CAM系统设计及实现59-69
• 5.1 引言59
• 5.2 系统总体功能设计59-62
• 5.2.1 总体功能实现59-60
• 5.2.2 CAM系统的软件结构设计60-62
• 5.3 核心算法实现62-68
• 5.3.1 环切刀轨算法实现62-65
• 5.3.2 基于CGAL的Voronoi图算法实现65-68
• 5.4 本章小结68-69
• 总结与展望69-71
• 6.1 论文工作总结69-70
• 6.2 未来工作展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75-76
• 致谢76-77
• 附件77

【共引文献】

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本文编号：950983