數(shù)控加工通用后置處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)前，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的重點(diǎn)研究和應(yīng)用對(duì)象是復(fù)雜零件的數(shù)控復(fù)合加工，而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件數(shù)控復(fù)合加工的核心技術(shù)之一就是通用化的后置處理器。研究針對(duì)各種結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的通用化后置處理技術(shù)對(duì)于艦船螺旋槳、汽輪機(jī)葉片等復(fù)雜零件的制造具有重要意義。結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，在研究通用化后置處理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了軟件的技術(shù)路線與總體框架結(jié)構(gòu)，并開(kāi)發(fā)出軟件原型系統(tǒng)。
　　 通用化后置處理系統(tǒng)的主要任務(wù)是針對(duì)不同CAM 系統(tǒng)產(chǎn)生的刀具軌跡文件，根

2、據(jù)不同的數(shù)控機(jī)床類型進(jìn)行后置處理計(jì)算和格式轉(zhuǎn)換，生成指定的數(shù)控系統(tǒng)可以讀取的加工程序。本文提出通用后置處理軟件的技術(shù)路線方案，設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊化的結(jié)構(gòu)框架，并針對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)建模求解、非線性加工誤差控制、進(jìn)給速度限制優(yōu)化等若干項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)分析。
　　 由于多軸數(shù)控機(jī)床引入了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸，后置處理中刀具相對(duì)于工件合成進(jìn)給速度的限制與優(yōu)化問(wèn)題變得比較復(fù)雜。本文依據(jù)速度橢球理論提出方向可操作度的概念，分析多軸機(jī)床關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)構(gòu)形對(duì)于進(jìn)給速度的影

3、響，對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)與優(yōu)化；運(yùn)用方向可操作度建立機(jī)床關(guān)節(jié)空間與笛卡爾空間速度的非線性映射關(guān)系，對(duì)速度進(jìn)行限制優(yōu)化，并以螺旋槳葉片加工為例進(jìn)行仿真計(jì)算。
　　 非線性加工誤差的產(chǎn)生是多軸數(shù)控加工中常見(jiàn)的問(wèn)題，其主要原因是多軸機(jī)床聯(lián)動(dòng)時(shí)的線性插補(bǔ)和非線性運(yùn)動(dòng)之間的不一致，這會(huì)對(duì)零件的加工質(zhì)量產(chǎn)生影響。
　　 本文建立了用于非線性誤差計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合葉片加工為例，分析由于機(jī)床關(guān)節(jié)構(gòu)形不同導(dǎo)致的非線性誤差統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的波動(dòng)，為后置

4、處理過(guò)程提供參考依據(jù)。
　　 在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，提出自適應(yīng)線性化的誤差控制策略，并應(yīng)用于后置處理系統(tǒng)非線性誤差控制模塊的開(kāi)發(fā)，驗(yàn)證該策略的有效性。
　　 基于上述的技術(shù)路線和結(jié)構(gòu)框架，對(duì)通用化后置處理系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并將進(jìn)給速度限制和非線性誤差控制模塊嵌入其中。通過(guò)在配備華中科技大學(xué)自主研發(fā)的“七軸五聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合加工數(shù)控系統(tǒng)”的機(jī)床上進(jìn)行了螺旋槳葉片加工試驗(yàn)，進(jìn)給速度和非線性誤差控制效果較為明顯，加工表面質(zhì)量良好，本文的