【摘 要】
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随着全球制造业竞争的日趋激烈,直纹面作为一类复杂空间型面因其具有特殊的几何特性而在航空航天、汽车、船舶等领域受到广泛的应用。如何在保证加工质量的同时实现高效率的制造生产已成为当前数控加工技术的研究重点。本文主要研究了五轴数控加工中刀具路径进给速度规划方法,涉及加工刀具路径、加工进给速度综合误差约束及加工进给速度规划等研究内容。研究了一种五轴等距双NURBS加工刀具路径模型。分析了有关NURBS曲线
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随着全球制造业竞争的日趋激烈,直纹面作为一类复杂空间型面因其具有特殊的几何特性而在航空航天、汽车、船舶等领域受到广泛的应用。如何在保证加工质量的同时实现高效率的制造生产已成为当前数控加工技术的研究重点。本文主要研究了五轴数控加工中刀具路径进给速度规划方法,涉及加工刀具路径、加工进给速度综合误差约束及加工进给速度规划等研究内容。研究了一种五轴等距双NURBS加工刀具路径模型。分析了有关NURBS曲线的数学知识与相关计算的求解方法;在此基础上,根据NURBS曲线定义获取控制顶点和节点矢量后分别拟合出刀具中心点曲线以及刀轴点曲线;最后采用同步参数模型建立了等距双NUBRS曲线的刀具路径模型。提出了一种改进的五轴加工综合误差约束模型,包含几何误差约束和运动学约束。考虑加工路径上可能存在的曲率较大的部分,分析曲率半径对弓高误差的影响,提出几何误差约束条件;对确定的五轴数控机床求解运动学变换,分析各轴的运动学特性,进一步考虑四阶加速度的限制从而提出更为完整的运动学约束条件。最后结合几何误差约束和运动学约束提出进给速度综合误差约束模型。提出了一种新的五轴加工进给速度规划算法。首先通过改进的五段S形加减速控制算法,对求解方法进行深入分析;建立曲率半径达到局部极值的模型,找到满足条件的关键点;提出进给速度回溯方法检查两个相邻关键点的速度可达性,从而在满足各方面限制下规划五轴加工的进给速度。通过仿真模拟和加工测量实验验证本文提出的五轴加工刀具路径进给速度规划算法。仿真建立双NURBS刀具路径模型,与现有的方法进行对比分析综合约束下的进给速度;设计一个具有三个相同“S”形直纹面的试件用来进行加工与测量实验,分别记录加工直纹面的时长,再用三坐标测量仪检测加工表面来评估轮廓法向偏差。仿真模拟和加工测量结果均表明了所提出进给速度规划算法的有效性和可行性。
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