基于RE的曲面加工刀具轨迹快速生成

发布时间：2017-04-11 22:07

  本文关键词：基于RE的曲面加工刀具轨迹快速生成，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在曲面仿形加工中，需要逆向工程(RE)与计算机辅助制造(CAM)相结合。通常的方法是对实物曲面进行数字化，然后处理测量点，并重建数据结构。再由测量点构造零件曲面，然后连接CAM系统进行加工。整个过程冗长繁琐，而且数据处理算法稳定性差，曲面重构质量取决于研究人员的经验与主观判断。精度难以保证，阻碍RE与CAM集成系统的构建与发展。 本文提出了一种根据曲面上测量数据，，不经过曲面重构直接生成刀具轨迹的方法。该方法不需要进行繁琐的数据处理，并且避开曲面重构过程产生的诸多不利因素。将测量与加工所用的模型统一起来。 课题以二次曲面为研究对象，对比各种测量方法的主要特点，选择由解析式模拟三坐标接触测量，获取均匀有序离散数据点的方法。比较了用微平面与微球面法对曲面半径补偿所产生的误差。使用Z-map模型组织获取的数据，构建与测量数据对应的C型与R型数据结构，给出基于Z-map数据模型更新和等高线加工策略。选取双三次B样条法获取离散点微分几何信息。应用基于等残高原理的刀具轨迹生成方法对目标曲面进行加工。在计算刀具轨迹的同时，使用了三角面片法，对刀轴矢量进行干涉检测与修正，并针对局部啃切问题进行角度检验。由密切曲面与切触点处主曲率关系，按R数据索引方向遍历整个Z-map模型，生成曲面加工刀具轨迹。 本论文对曲面的数字化过程及其数控加工的研究具有一定的理论意义与实用价值，对更好地实现RE与CAM集成提供了参考与借鉴。
【关键词】：曲面仿形加工 数据获取 Z-map模型 等残留高度 刀具轨迹
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH164
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 逆向工程简述11-12
• 1.2 逆向工程的应用12-13
• 1.3 由数据点直接生成刀具轨迹的研究研究背景13-16
• 1.3.1 国外现状15
• 1.3.2 国内现状15-16
• 1.4 课题研究意义及主要内容16-19
• 1.4.1 课题意义16-17
• 1.4.2 课题主要内容17-19
• 第2章 数据获取19-31
• 2.1 数据获取概述19
• 2.2 选择测量方式19-22
• 2.2.1 非接触式测量方法20-21
• 2.2.2 接触式测量方法21
• 2.2.3 选取测量方式21-22
• 2.3 三坐标接触测量22-24
• 2.3.1 三坐标测量机简介22
• 2.3.2 选择接触测量机扫描方式22-24
• 2.4 接触测量数据处理24-28
• 2.4.1 消除数据中的噪声点24-25
• 2.4.2 接触式测头数据采集原理25-26
• 2.4.3 微平面法补偿法26-27
• 2.4.4 微球面半径补偿法27-28
• 2.5. 补偿方法比较28-30
• 2.5.1 选择二次曲面28-29
• 2.5.2 比较半径补偿方法29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 建立数据模型31-47
• 3.1 采集到的数据特征31-32
• 3.2 建立 Z-map 模型32-36
• 3.2.1 Z-map 数据模型简述32-33
• 3.2.2 Z-map 模型相关参数33-34
• 3.2.3 根据测量数据生成 Z-map 模型34-36
• 3.3 Z-map 模型的应用策略36-39
• 3.3.1 Z-map 模型的更新策略37-38
• 3.3.2 Z-map 模型的等高线加工策略38-39
• 3.4 数据点微分几何信息39-46
• 3.4.1 曲面微分计算方法39-42
• 3.4.2 选择数据处理方法42-44
• 3.4.3 双三次 B 样条插值法获取微分几何信息44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 生成刀具轨迹47-71
• 4.1 数控刀位规划相关概念47-48
• 4.1.1 曲面端铣使用刀具47
• 4.1.2 刀具轨迹相关定义47-48
• 4.2 等残留高度法48-50
• 4.3 确定五轴加工路径参数50-55
• 4.3.1 局部微分几何模型51-55
• 4.3.2 选定初始刀位角度55
• 4.4 刀具轨迹干涉处理55-64
• 4.4.1 刀具干涉类型56-57
• 4.4.2 由 Z-map 数据构造三角面片57-58
• 4.4.3 刀具干涉判定58-60
• 4.4.4 刀具轨迹干涉修正60-62
• 4.4.5 Z-map 三角面片刀具轨迹干涉检验计算步骤62-63
• 4.4.6 由曲面局部微分特征检验刀具角度63-64
• 4.5 确定刀具轨迹参数64-69
• 4.5.1 加工带宽的计算65-67
• 4.5.2 相邻刀触点路径计算67-68
• 4.5.3 由刀触点转化为刀位数据68-69
• 4.6 刀具轨迹生成流程69-70
• 4.7 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果75-76
• 致谢76-77
• 作者简介77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 石宝光,雷毅,闫光荣;曲面映射法生成等残留环切加工刀具轨迹[J];工程图学学报;2005年03期

2 杨德武,彭芳瑜,周云飞;基于主曲率匹配的五坐标刀位轨迹优化[J];华中科技大学学报;2001年12期

3 张利波,周济;基于高密度激光扫描点的刀具路径生成[J];华中理工大学学报;1998年S1期

4 杨勇生;数控加工编程中刀具干涉的研究现状及存在问题[J];计算机辅助工程;1999年04期

5 董洪伟;散乱点云的三角网格重构[J];计算机工程;2005年15期

6 何敬德;何雪明;;自由曲面3轴NC加工的全干涉检查研究[J];机械科学与技术;2006年03期

7 邢渊,周雄辉,阮雪榆;集成反向工程系统研究[J];机械工程学报;1998年03期

8 许新建,胡俊,王宇晗;三维实体数字化测量及数控加工一体化技术的研究现状[J];机械制造;2002年10期

9 张导成;潘建新;周小红;;用球头铣刀加工模具曲面时刀具路径的优化[J];模具技术;2009年02期

10 马淑梅,陈彬,张曙;基于逆向工程的快速模具制造[J];同济大学学报(自然科学版);2001年08期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 梁锡坤;B样条类曲线曲面理论及其应用研究[D];合肥工业大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王宏远;复杂型面NC加工过程中刀具轨迹的研究[D];兰州理工大学;2007年

  本文关键词：基于RE的曲面加工刀具轨迹快速生成，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：300071