本文關(guān)鍵詞：基于XYZ-3RPS混聯(lián)機構(gòu)雙刀雙面加工裝置相關(guān)技術(shù)研究

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【摘要】：近年來,國內(nèi)外數(shù)控加工水平有了明顯提高,但現(xiàn)有加工過程存在多次裝夾、加工振顫及加工效率低等問題。為此,本文提出一種基于混聯(lián)機構(gòu)的雙刀雙面加工方法,即采用兩套相同參數(shù)的混聯(lián)加工裝置對稱布置,實現(xiàn)對稱工件或非對稱工件的雙刀雙面加工,該方法能夠有效地提高自由曲面零件的加工效率和表面質(zhì)量。分析六軸臥式混聯(lián)裝置的結(jié)構(gòu)特點和運動學(xué)問題。雙刀雙面加工裝置的核心部件是混聯(lián)機構(gòu),該混聯(lián)機構(gòu)是將3RPS并聯(lián)機構(gòu)安裝到3自由度串聯(lián)機構(gòu)X軸末端執(zhí)行器的方式設(shè)計的。首先,對少自由度的3RPS并聯(lián)機構(gòu)進行參數(shù)解耦,確定該空間機構(gòu)的獨立參數(shù)。然后,分別采用解析法、數(shù)值迭代法和向量法建立混聯(lián)機構(gòu)的逆解模型、正解模型、速度和加速度模型。最后,應(yīng)用MATLAB和ADAMS對混聯(lián)機構(gòu)進行運動學(xué)仿真,為數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)和雙刀雙面加工控制提供理論依據(jù)。根據(jù)混聯(lián)加工裝置結(jié)構(gòu)特點,利用模塊化設(shè)計方法開發(fā)面向該混聯(lián)裝置數(shù)控系統(tǒng)。分析混聯(lián)裝置數(shù)控系統(tǒng)的五大基本功能:機床復(fù)位、工件坐標(biāo)系定位、后置處理、運動學(xué)控制和過程監(jiān)控,并給出實現(xiàn)各個功能的簡便算法。結(jié)合現(xiàn)有開放式數(shù)控系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)特點,應(yīng)用VC++開發(fā)面向該裝置的控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)雙刀雙面加工,提出一種基于截面法和等投影步長法的雙刀位軌跡規(guī)劃方法。針對雙刀雙面跟隨加工的特點,對B樣條曲線曲面的重構(gòu)進行深入討論,同時應(yīng)用截面法獲取工件加工表面的刀觸點軌跡,并按照等投影步長的方法離散刀位文件。通過采用設(shè)置防撞平面的方法規(guī)避主、從刀具的碰撞,采用預(yù)留避讓距離的方法實現(xiàn)對干涉區(qū)域的跟隨加工。最后,利用獲取的刀位文件逆解出雙刀雙面加工裝置的驅(qū)動桿長,通過ADAMS仿真驗證雙刀位軌跡規(guī)劃的正確性和有效性�；诒疚拈_發(fā)的混聯(lián)加工裝置數(shù)控系統(tǒng)和雙刀雙面加工路徑規(guī)劃分別進行加工和仿真實驗。通過螺旋槳葉面和球面加工實驗驗證混聯(lián)機構(gòu)加工自由曲面工件的可行性;通過MATLAB和ADAMS的仿真實驗說明采用截面法和等投影步長法離散刀位文件實現(xiàn)雙刀雙面加工的可行性和有效性,能夠顯著提高自由曲面零件的加工效率。
【關(guān)鍵詞】：混聯(lián)機構(gòu) 雙刀雙面加工 運動學(xué)仿真 數(shù)控系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題來源及研究目的與意義9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 研究目的及意義9-10
• 1.2 混聯(lián)加工裝置的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 雙刀雙面數(shù)控加工技術(shù)研究11-15
• 1.3.1 復(fù)雜曲面工件CNC編程技術(shù)11-14
• 1.3.2 雙刀雙面數(shù)控加工技術(shù)研究14-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 混聯(lián)裝置結(jié)構(gòu)分析及運動學(xué)研究17-33
• 2.1 雙刀雙面加工的方案設(shè)計17
• 2.2 混聯(lián)加工裝置結(jié)構(gòu)分析17-18
• 2.3 混聯(lián)加工裝置的位姿分析18-25
• 2.3.1 六軸臥式混聯(lián)機構(gòu)的位姿描述18-20
• 2.3.2 3RPS并聯(lián)機構(gòu)的參數(shù)解耦20-21
• 2.3.3 XYZ-3RPS混聯(lián)機構(gòu)的逆解分析21-23
• 2.3.4 XYZ-3RPS混聯(lián)機構(gòu)的正解分析23-25
• 2.4 混聯(lián)加工裝置的運動學(xué)分析25-32
• 2.4.1 XYZ-3RPS混聯(lián)機構(gòu)速度分析25-28
• 2.4.2 XYZ-3RPS混聯(lián)機構(gòu)加速度分析28-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 六軸臥式混聯(lián)加工裝置控制系統(tǒng)開發(fā)33-45
• 3.1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計33-34
• 3.2 控制系統(tǒng)模塊化設(shè)計34-41
• 3.2.1 復(fù)位模塊34-35
• 3.2.2 工件坐標(biāo)系定位模塊35-37
• 3.2.3 后置處理模塊37-40
• 3.2.4 運動控制模塊40
• 3.2.5 過程監(jiān)控模塊40-41
• 3.3 功能模塊間的通訊41
• 3.4 數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)實例41-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 雙刀雙面加工刀位軌跡規(guī)劃45-56
• 4.1 基于B樣條曲線曲面的工件建模45-47
• 4.1.1 B樣條曲線建模45-46
• 4.1.2 B樣條曲面建模46-47
• 4.2 雙刀具軌跡規(guī)劃47-51
• 4.2.1 自由曲面微分幾何48-49
• 4.2.2 雙刀具軌跡離散化處理及步長確定49-51
• 4.3 刀具位置和姿態(tài)確定51-53
• 4.3.1 球頭刀具位姿描述51-52
• 4.3.2 球頭刀具位姿計算52-53
• 4.4 機床干涉預(yù)處理53-54
• 4.5 雙面加工裝置位姿描述54-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第5章 混聯(lián)加工裝置加工實驗及雙面加工仿真56-62
• 5.1 單面數(shù)控加工實驗56-58
• 5.2 雙面仿真實驗58-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果68-70
• 致謝70

【參考文獻】

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本文編號：1097307