叶轮五轴联动数控加工后置处理技术的研究与应用

发布时间：2020-09-27 13:50

　　整体叶轮作为透平机械的核心部件广泛应用于航空、航天、汽车等领域,是一类具有代表性且造型比较规范的、典型的复杂曲面零件,加工质量和加工精度对其性能有很大的影响。随着五轴联动数控加工技术的发展,解决了叶轮等复杂曲面零件加工的技术难题,但加工质量和加工精度仍需进一步研究与提高。本文针对整体叶轮五轴数控高质量、高精度的加工,分析了整体叶轮五轴数控加工的工艺特点,研究了切削刀具、切削参数等影响整体叶轮加工质量以及切削力、刀具磨损、叶片变形、刀位轨迹等影响整体叶轮加工精度的因素,提出了适合整体叶轮高效加工的工艺方案;根据整体叶轮的结构特征和加工难点,研究了整体叶轮加工刀位轨迹规划、刀轴矢量平滑处理以及刀具参数选择等前置生成高效APT的关键技术;在此基础上结合五轴数控机床的加工功能及HEIDENHAIN iTNC530数控系统的RTCP功能、PLANE倾斜面加工功能、M140沿轴向退刀功能等特殊控制指令,基于IMSpost平台开发了适合整体叶轮加工的专用后置处理器,达到了整体叶轮NC程序精确、优化的目的,有效地提高了整体叶轮的加工质量和加工效率。生产应用证明:针对整体叶轮前置生成高效APT的语句特点,开发的整体叶轮专用后置处理器生成的NC程序,有效地提高了整体叶轮流道、叶片、叶根圆角曲面等关键结构的表面质量和精度,同时也发挥了五轴数控机床的加工优势,提高了整体叶轮的加工效率,为叶轮零件的制造提供了技术支持。
【学位单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TG659
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 概述
    1.2 整体叶轮数控加工技术的发展现状
        1.2.1 整体叶轮数控加工现状
        1.2.2 整体叶轮数控加工存在的问题
    1.3 国内外后置处理技术的研究现状
        1.3.1 国外后置处理技术的研究现状
        1.3.2 国内后置处理技术的研究现状
    1.4 课题研究的目的及意义
    1.5 课题研究的主要内容
2 叶轮五轴联动数控加工工艺特点分析
    2.1 整体叶轮的分类
    2.2 整体叶轮五轴数控加工工艺分析
        2.2.1 整体叶轮几何模型特征
        2.2.2 整体叶轮加工工艺方案
        2.2.3 整体叶轮刀位轨迹规划
    2.3 影响叶轮加工质量及加工精度的因素
        2.3.1 影响叶轮加工质量的因素
        2.3.2 影响叶轮加工精度的因素
    2.4 整体叶轮五轴数控加工工艺研究
        2.4.1 整体叶轮数控加工刀具
        2.4.2 整体叶轮的精加工工艺方案
        2.4.3 刀轴矢量的控制方式
    2.5 本章小结
3 整体叶轮前置处理研究
    3.1 整体叶轮五轴数控加工的关键技术
        3.1.1 整体叶轮五轴数控加工的难点
        3.1.2 整体叶轮五轴数控加工的关键技术
    3.2 CATIA/APT文件分析
    3.3 整体叶轮APT特点分析
        3.3.1 整体叶轮APT文件
        3.3.2 整体叶轮APT特点分析
    3.4 本章小结
4 五轴联动数控机床后置处理算法研究
    4.1 五轴数控机床结构形式
    4.2 后置处理算法
        4.2.1 机床坐标系统及其相互转换
        4.2.2 五轴数控机床后置处理算法
    4.3 五轴数控加工进给速度的控制
    4.4 本章小结
5 整体叶轮专用后置处理器的开发
    5.1 后置处理开发概述
        5.1.1 后置处理的任务和流程
        5.1.2 基于IMSpost后置处理技术
    5.2 HEIDENHAIN iTNC530系统特殊指令
    5.3 整体叶轮专用后置处理器的开发
        5.3.1 专用后置处理器基本结构
        5.3.2 宏命令编制
        5.3.3 整体叶轮NC程序的优化实现
    5.4 本章小结
6 整体叶轮仿真与实际加工
    6.1 概述
    6.2 仿真加工
        6.2.1 加工环境的构建
        6.2.2 整体叶轮的仿真加工
    6.3 实际加工
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 本课题研究工作总结
    7.2 展望
参考文献
附录:硕士研究生期间发表的论文
致谢

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