五軸數(shù)控加工因其更好的表面加工質量和更高的加工效率在復雜自由曲面零件的制造領域正逐漸取代傳統(tǒng)的三軸加工。但由于五軸數(shù)控加工實現(xiàn)復雜性較高、難度較大,在曲面五軸加工直接插補技術和曲面幾何信息的完整描述等方面還存在一些尚待解決的問題,為此本文開展了 NURBS曲面五軸數(shù)控插補技術的研究工作。研究了 NURBS曲線曲面的數(shù)學描述,采用齊次坐標法簡化了 NURBS曲線曲面上一點的計算及其偏導數(shù)的計算。分析了 NURBS曲面實體在IGES和STEP兩種數(shù)據(jù)交換文件中的存儲方式,在此基礎上使用Visual C++開發(fā)了從上述兩種數(shù)據(jù)交換文件中提取出描述NURBS曲面的基函數(shù)冪次、節(jié)點矢量、權因子、控制點坐標等幾何參數(shù)的軟件。提取的參數(shù)數(shù)據(jù)為后續(xù)插補計算提供數(shù)據(jù)來源。建立了一種NURBS曲面五軸數(shù)控直接插補的數(shù)學模型并給出了其算法實現(xiàn)。使用等參數(shù)線法對刀具路徑進行規(guī)劃,接著提出一種簡化算法對刀觸點坐標進行計算,保證了插補的實時性,最后結合具體機床結構完成逆運動學變換,生成能夠控制機床運動指令值。以上述插補機理為基礎,利用Visual C++軟件編程實現(xiàn)了插補算法,它能夠完成NURBS曲面參數(shù)的輸入、...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
1. 緒論
    1.1 五軸數(shù)控加工的必要性
        1.1.1 五軸數(shù)控加工概述
        1.1.2 五軸數(shù)控加工的特點
    1.2 數(shù)控系統(tǒng)插補的原理
    1.3 曲面插補技術概況
        1.3.1 傳統(tǒng)曲面插補方法
        1.3.2 曲面直接插補技術研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的主要內容
2. NURBS曲線曲面的數(shù)學描述
    2.1 NURBS曲線的定義及相關運算
        2.1.1 NURBS曲線的定義
        2.1.2 齊次坐標法對NURBS曲線上一點的運算
        2.1.3 NURBS曲線的偏導運算
    2.2 NURBS曲面的定義及相關運算
        2.2.1 NURBS曲面的定義
        2.2.2 NURBS曲面上一點的運算
        2.2.3 NURBS曲面的偏導運算
    2.3 本章小結
3. NURBS曲面幾何信息提取研究
    3.1 圖形數(shù)據(jù)交換標準概述
        3.1.1 IGES規(guī)范概述
        3.1.2 STEP標準概述
    3.2 IGES文件中NURBS曲面幾何信息的提取
        3.2.1 IGES文件存儲格式
        3.2.2 IGES文件中實體數(shù)據(jù)記錄格式
        3.2.3 IGES文件中NURBS曲面存儲方式
        3.2.4 IGES文件中NURBS曲面幾何信息提取
    3.3 STEP文件中NURBS曲面幾何信息的提取
        3.3.1 STEP文件存儲格式
        3.3.2 STEP文件中NURBS曲面幾何信息的存儲方式
        3.3.3 STEP文件中NURBS曲面幾何信息提取
            3.3.3.1 STEP文件中NURBS曲面實體到C++類的映射
            3.3.3.2 STEP文件中NURBS曲面實體幾何信息提取
    3.4 NURBS曲面幾何參數(shù)提取程序的設計與開發(fā)
        3.4.1 程序主界面設計
        3.4.2 NURBS曲面文件的顯示模塊
            3.4.2.1 AutoVue控件
            3.4.2.2 AutoVue控件的注冊與調用
            3.4.2.3 NURBS曲面文件文本的顯示
        3.4.3 NURBS曲面幾何參數(shù)參數(shù)提取驗證
    3.5 本章小結
4. NURBS曲面五軸插補方法的研究
    4.1 NURBS曲面的五軸數(shù)控插補機理
    4.2 基于等參數(shù)線法的刀具路徑規(guī)劃
        4.2.1 五軸加工刀具路徑計算相關模型
        4.2.2 等參數(shù)線法的刀具路徑規(guī)劃
        4.2.3 加工曲面曲率半徑的計算
        4.2.4 有效刀具半徑的計算
        4.2.5 走刀行距的計算
    4.3 基于恒定進給速度的刀位點和姿態(tài)角生成
        4.3.1 刀觸點坐標的計算
        4.3.2 刀具偏置
    4.4 基于機床結構的逆運動學變換
    4.5 插補算法優(yōu)化及程序實現(xiàn)
        4.5.1 插補點的直接計算
        4.5.2 插補點計算的簡化算法
        4.5.3 插補點計算的程序實現(xiàn)
    4.6 仿真驗證
    4.7 本章小結
5. 結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝
作者簡介



本文編號：3790876