异形刀具刃磨方法研究
发布时间：2021-01-26 14:41
异形刀具在工业、医疗和纺织等行业的应用非常广泛。本文以医用外科手术刀和纺织行业刀具为研究对象,研究了典型异形刀具的刃磨方法。本文基于课题组开发的两款五轴刃磨机床,针对不同类型的加工工件,规划相应的加工轨迹,按照产品特性和轨迹规划方法,采用不同的刀触点数据提取技术,包括利用UG进行轨迹规划,并利用二次开发功能,提取刀触点坐标数据,利用EXCEL表格进行数据整理;在此基础上基于VC++6.0开发两款数控代码生成软件,集成了数控加工后置处理算法,EXCEL文件数据提取技术,在参数界面可以按照需要进行数控代码的个性化设置和修改,极大地简化了后置处理工作;由于MFC软件可以独立运行的产品属性,使操作难度相比于Matlab大大降低,方便企业的使用和学习。推出的两套以独立软件为主体的数控加工后置处理系统,使刀具刃磨编程更加简化。本文提出了针对微小工件、异形工件的位置标定法,结合工件的外形特征和尺寸参数,建立工件坐标系,标定工件和机床的相对位置关系,使工件和机床建立联系,并具有较高的位置精度;同时针对此类工件,提出了相应的对刀方法,使工件和刀具之间能够顺利的建立起联系。对对刀过程可能出现的误差进行误差...
【文章来源】： 戴光耀 吉林大学
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五轴刃磨机床模型
第2章复杂刀具曲面加工设备的运动学分析9体上各要素的位置而设置的坐标系，它是由编程人员在编制程序时根据工件的特点而选定的，是编程的第一步，应根据不同的加工要求和编程的方便性恰当选择[48]。以图纸中工件中轴线为Y轴，X轴通过刀尖与Y轴垂直，建立工件坐标系（简称G系），如图2.3所示，根据工件坐标系，得到每段圆弧的圆心坐标，进而得到圆弧轨迹的函数解析式，通过计算可以得到刀尖的位置，由于对刀点设置为工件的刀尖，所以，工件坐标系的圆心选取为刀尖为佳，此时需将先前建立的坐标系原点移动到刀尖位置，得到的新坐标系即为工件坐标系。在刀刃轨迹Y轴取值范围内每间隔0.02mm，得到一个Y坐标值，在程序内利用for循环，得到工所有轨迹的连续的刀触点坐标。再结合圆心坐标，生成每个刀触点对应的圆弧轨迹的法向量，刀触点与砂轮接触时，砂轮的方向与刀触点跟圆心构成的向量一致。图2.3显微外科甲型刀工件坐标系（3）显微外科乙型刀显微外科乙型刀刃磨轨迹包含两段，分别为半径R4的圆弧刃和直刃，轨迹规划方法同样采用边界法得到。建立工件坐标系求取刀触点轨迹，工件坐标系的建立方法为：以乙型刀的直刃边作为坐标系的X轴，Y轴垂直X轴且通过刀尖，刀刃朝向Y轴正方向,建立好的工件坐标系如图2.4所示。
吉林大学硕士学位论文10图2.4显微外科乙型刀工件坐标系图2.4中O点为圆心，B点为乙型刀刃圆弧刃和直刃相切点，所以OB是平行与Y轴的。根据乙型刀图纸上提供的参数，可以很容易的计算出圆弧段的圆心O坐标(1.78454)和B点坐标(1.78450)，同时可以得到弧AB所对的圆心角的度数θ（cos=1.7845/4），解方程得到θ值在27°和26°之间，取27°，计算θ值的目的在于，取圆弧刃的刀触点时，在坐标系内推导出圆弧刃的轨迹方程，再将该轨迹方程转化为极坐标方程，利用极坐标方程，从刀尖点A点开始，θ每间隔0.5°取出一个点()作为刀触点，轨迹方程如下：直角坐标系:(1.7845)2+(+4)2=16极坐标系:{=4cos+1.7845=4sin4(90°≤≤117°)直刃部分在加工时是与X轴平行的，故只选取B、C两个点作为刀触点，机床从B点移动到C点的过程中，即可实现对直刃部分的刃磨。2.1.2纺织行业刀具加工过程与轨迹规划（1）加工过程和机床运动链本部分研究的纺织行业刀具共十二把，每把刀具分别匹配专用夹具后，装夹在机床的工作台上进行刃磨。机床为课题组自行研发的五轴联动非标数控设备，机床五轴分别为X轴、Y轴、Z轴、B轴、C轴，其中，C轴转台安装在B轴转台上，B轴的运动会改变C轴回转轴线的方向，B轴安装在X轴滑鞍上，X轴导轨安装在Y轴滑鞍上，Y轴导轨安装在床身上，Z轴控制砂轮轴移动安装在床身立柱上。X轴、Y轴和Z轴的正方向的确立符合笛卡尔坐标系，B、C轴符合右手螺旋定则，各轴的正方向皆依据“假定工件静止，刀具相对于工件运动”的原则确定。机床模BA
【参考文献】：
期刊论文
[1]机械制造工艺与精密加工技术的探讨[J]. 申永红. 内燃机与配件. 2019(01)
[2]中国医疗器械行业发展状况浅析[J]. 杨欣怡,陈一丹,刘永军. 药学研究. 2018(12)
[3]基于D-H法的5-DOF串并联机床运动学分析[J]. 刘守法,王晋鹏,李勇,张宁,王鹏飞. 制造技术与机床. 2018(11)
[4]五轴联动加工刀具姿态的优化策略[J]. 谭勇军,王玉涛,唐清春,周泽熙. 汽轮机技术. 2018(04)
[5]基于空间填充法的刀具路径生成算法及其仿真[J]. 隋秀凛,陈晓奇,焦艳,廉冲. 中国机械工程. 2017(23)
[6]复杂曲面五轴数控加工关键技术研究[J]. 么居标,曹著明,孙红梅,李庚杰. 机械设计与制造. 2017(07)
[7]数控机床加工的对刀技巧探讨[J]. 徐宁. 中国新技术新产品. 2015(22)
[8]复杂曲面零件超精密加工方法的研究进展[J]. 李敏,袁巨龙,吴喆,吕冰海,孙磊,赵萍. 机械工程学报. 2015(05)
[9]VERICUT仿真软件在五轴联动加工中的应用研究[J]. 唐清春,刘谦,马仲亮,张健. 组合机床与自动化加工技术. 2014(09)
[10]飞机尾翼喷涂轨迹规划算法研究[J]. 屈力刚,李见,苏东东. 机床与液压. 2014(15)
硕士论文
[1]整体叶盘磨抛／测量轨迹规划与工艺研究[D]. 袁强.吉林大学 2016
[2]基于CATIA平台的六自由度喷涂机器人编程控制及运动仿真[D]. 郭世辉.沈阳航空航天大学 2012
[3]基于VERICUT的多边形连续加工仿真系统的研究与开发[D]. 张植仓.天津理工大学 2008
本文编号：3001291
【文章来源】： 戴光耀 吉林大学
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五轴刃磨机床模型
第2章复杂刀具曲面加工设备的运动学分析9体上各要素的位置而设置的坐标系，它是由编程人员在编制程序时根据工件的特点而选定的，是编程的第一步，应根据不同的加工要求和编程的方便性恰当选择[48]。以图纸中工件中轴线为Y轴，X轴通过刀尖与Y轴垂直，建立工件坐标系（简称G系），如图2.3所示，根据工件坐标系，得到每段圆弧的圆心坐标，进而得到圆弧轨迹的函数解析式，通过计算可以得到刀尖的位置，由于对刀点设置为工件的刀尖，所以，工件坐标系的圆心选取为刀尖为佳，此时需将先前建立的坐标系原点移动到刀尖位置，得到的新坐标系即为工件坐标系。在刀刃轨迹Y轴取值范围内每间隔0.02mm，得到一个Y坐标值，在程序内利用for循环，得到工所有轨迹的连续的刀触点坐标。再结合圆心坐标，生成每个刀触点对应的圆弧轨迹的法向量，刀触点与砂轮接触时，砂轮的方向与刀触点跟圆心构成的向量一致。图2.3显微外科甲型刀工件坐标系（3）显微外科乙型刀显微外科乙型刀刃磨轨迹包含两段，分别为半径R4的圆弧刃和直刃，轨迹规划方法同样采用边界法得到。建立工件坐标系求取刀触点轨迹，工件坐标系的建立方法为：以乙型刀的直刃边作为坐标系的X轴，Y轴垂直X轴且通过刀尖，刀刃朝向Y轴正方向,建立好的工件坐标系如图2.4所示。
吉林大学硕士学位论文10图2.4显微外科乙型刀工件坐标系图2.4中O点为圆心，B点为乙型刀刃圆弧刃和直刃相切点，所以OB是平行与Y轴的。根据乙型刀图纸上提供的参数，可以很容易的计算出圆弧段的圆心O坐标(1.78454)和B点坐标(1.78450)，同时可以得到弧AB所对的圆心角的度数θ（cos=1.7845/4），解方程得到θ值在27°和26°之间，取27°，计算θ值的目的在于，取圆弧刃的刀触点时，在坐标系内推导出圆弧刃的轨迹方程，再将该轨迹方程转化为极坐标方程，利用极坐标方程，从刀尖点A点开始，θ每间隔0.5°取出一个点()作为刀触点，轨迹方程如下：直角坐标系:(1.7845)2+(+4)2=16极坐标系:{=4cos+1.7845=4sin4(90°≤≤117°)直刃部分在加工时是与X轴平行的，故只选取B、C两个点作为刀触点，机床从B点移动到C点的过程中，即可实现对直刃部分的刃磨。2.1.2纺织行业刀具加工过程与轨迹规划（1）加工过程和机床运动链本部分研究的纺织行业刀具共十二把，每把刀具分别匹配专用夹具后，装夹在机床的工作台上进行刃磨。机床为课题组自行研发的五轴联动非标数控设备，机床五轴分别为X轴、Y轴、Z轴、B轴、C轴，其中，C轴转台安装在B轴转台上，B轴的运动会改变C轴回转轴线的方向，B轴安装在X轴滑鞍上，X轴导轨安装在Y轴滑鞍上，Y轴导轨安装在床身上，Z轴控制砂轮轴移动安装在床身立柱上。X轴、Y轴和Z轴的正方向的确立符合笛卡尔坐标系，B、C轴符合右手螺旋定则，各轴的正方向皆依据“假定工件静止，刀具相对于工件运动”的原则确定。机床模BA
【参考文献】：
期刊论文
[1]机械制造工艺与精密加工技术的探讨[J]. 申永红. 内燃机与配件. 2019(01)
[2]中国医疗器械行业发展状况浅析[J]. 杨欣怡,陈一丹,刘永军. 药学研究. 2018(12)
[3]基于D-H法的5-DOF串并联机床运动学分析[J]. 刘守法,王晋鹏,李勇,张宁,王鹏飞. 制造技术与机床. 2018(11)
[4]五轴联动加工刀具姿态的优化策略[J]. 谭勇军,王玉涛,唐清春,周泽熙. 汽轮机技术. 2018(04)
[5]基于空间填充法的刀具路径生成算法及其仿真[J]. 隋秀凛,陈晓奇,焦艳,廉冲. 中国机械工程. 2017(23)
[6]复杂曲面五轴数控加工关键技术研究[J]. 么居标,曹著明,孙红梅,李庚杰. 机械设计与制造. 2017(07)
[7]数控机床加工的对刀技巧探讨[J]. 徐宁. 中国新技术新产品. 2015(22)
[8]复杂曲面零件超精密加工方法的研究进展[J]. 李敏,袁巨龙,吴喆,吕冰海,孙磊,赵萍. 机械工程学报. 2015(05)
[9]VERICUT仿真软件在五轴联动加工中的应用研究[J]. 唐清春,刘谦,马仲亮,张健. 组合机床与自动化加工技术. 2014(09)
[10]飞机尾翼喷涂轨迹规划算法研究[J]. 屈力刚,李见,苏东东. 机床与液压. 2014(15)
硕士论文
[1]整体叶盘磨抛／测量轨迹规划与工艺研究[D]. 袁强.吉林大学 2016
[2]基于CATIA平台的六自由度喷涂机器人编程控制及运动仿真[D]. 郭世辉.沈阳航空航天大学 2012
[3]基于VERICUT的多边形连续加工仿真系统的研究与开发[D]. 张植仓.天津理工大学 2008
本文编号：3001291
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