數控加工通用后置處理系統(tǒng)的開發(fā)及其關鍵技術研究.pdf

1、當前，計算機輔助制造技術的重點研究和應用對象是復雜零件的數控復合加工，而實現復雜零件數控復合加工的核心技術之一就是通用化的后置處理器。研究針對各種結構數控機床的通用化后置處理技術對于艦船螺旋槳、汽輪機葉片等復雜零件的制造具有重要意義。結合實際項目，在研究通用化后置處理系統(tǒng)開發(fā)關鍵技術的基礎上，提出了軟件的技術路線與總體框架結構，并開發(fā)出軟件原型系統(tǒng)。
　　 通用化后置處理系統(tǒng)的主要任務是針對不同CAM 系統(tǒng)產生的刀具軌跡文件，根

2、據不同的數控機床類型進行后置處理計算和格式轉換，生成指定的數控系統(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路線方案，設計系統(tǒng)模塊化的結構框架，并針對機床運動學建模求解、非線性加工誤差控制、進給速度限制優(yōu)化等若干項關鍵技術展開分析。
　　 由于多軸數控機床引入了旋轉運動軸，后置處理中刀具相對于工件合成進給速度的限制與優(yōu)化問題變得比較復雜。本文依據速度橢球理論提出方向可操作度的概念，分析多軸機床關節(jié)運動構形對于進給速度的影

3、響，對其進行評價與優(yōu)化；運用方向可操作度建立機床關節(jié)空間與笛卡爾空間速度的非線性映射關系，對速度進行限制優(yōu)化，并以螺旋槳葉片加工為例進行仿真計算。
　　 非線性加工誤差的產生是多軸數控加工中常見的問題，其主要原因是多軸機床聯(lián)動時的線性插補和非線性運動之間的不一致，這會對零件的加工質量產生影響。
　　 本文建立了用于非線性誤差計算的數學模型，并結合葉片加工為例，分析由于機床關節(jié)構形不同導致的非線性誤差統(tǒng)計指標的波動，為后置

4、處理過程提供參考依據。
　　 在數學模型的基礎上，提出自適應線性化的誤差控制策略，并應用于后置處理系統(tǒng)非線性誤差控制模塊的開發(fā)，驗證該策略的有效性。
　　 基于上述的技術路線和結構框架，對通用化后置處理系統(tǒng)進行開發(fā)，并將進給速度限制和非線性誤差控制模塊嵌入其中。通過在配備華中科技大學自主研發(fā)的“七軸五聯(lián)動車銑復合加工數控系統(tǒng)”的機床上進行了螺旋槳葉片加工試驗，進給速度和非線性誤差控制效果較為明顯，加工表面質量良好，本文的