本文選題：五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心　切入點(diǎn)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：在義齒加工領(lǐng)域,我國(guó)多采用傳統(tǒng)義齒加工方式或國(guó)外先進(jìn)的數(shù)字化義齒加工方式實(shí)現(xiàn)義齒加工。采用傳統(tǒng)義齒加工方式,加工時(shí)間長(zhǎng)且對(duì)技工技術(shù)水平要求較高,而采用國(guó)外先進(jìn)的數(shù)字化義齒加工方式雖然能夠達(dá)到較好的加工效果,但是價(jià)格昂貴。我國(guó)口腔疾病患者眾多,自主研制高性能的數(shù)字化義齒加工系統(tǒng),提高加工效率,降低加工成本,對(duì)滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)口腔患者需求具有重要意義。在此背景下,合肥工業(yè)大學(xué)CIMS研究所研制了一款數(shù)字化的五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心,并對(duì)其加工性能展開(kāi)深入研究�；诖�,本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文分析了義齒加工中心的功能需求,對(duì)比分析了三種滿(mǎn)足功能要求的義齒加工中心構(gòu)型方案,從結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)、控制、成本等角度對(duì)三種構(gòu)型方案進(jìn)行綜合評(píng)定,確定了義齒加工中心的最終方案。在義齒加工中心詳細(xì)設(shè)計(jì)階段,完成了標(biāo)準(zhǔn)件的選型與關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)。利用三維建模軟件建立了五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心的詳細(xì)模型,并制作了實(shí)體樣機(jī)。基于旋量理論,提出了一種應(yīng)用于五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法。(2)五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心模態(tài)分析與優(yōu)化。提出了一種應(yīng)用于義齒加工中心的工程分析方法,該方法通過(guò)仿真分析與模態(tài)試驗(yàn)的對(duì)比分析,獲得了整機(jī)試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)與較為準(zhǔn)確的計(jì)算模型。綜合考慮模態(tài)分析結(jié)果和實(shí)際工作狀況,初步識(shí)別出整機(jī)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),并提出相應(yīng)優(yōu)化方案。結(jié)構(gòu)優(yōu)化使整機(jī)固有頻率有效避開(kāi)設(shè)備加工頻率,達(dá)到改善其動(dòng)態(tài)性能的目的。(3)五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能分析。通過(guò)對(duì)多種開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)方案的分析,構(gòu)建了基于PC+運(yùn)動(dòng)控制器的分離式硬件結(jié)構(gòu)平臺(tái),并基于Visual Studio開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)了五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心的控制系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)了設(shè)備智能化、數(shù)字化加工功能。在此基礎(chǔ)上,基于PID+陷波伺服控制算法對(duì)設(shè)備的伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)整定,提升了控制系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)性能。(4)義齒加工試驗(yàn)。本文研究了數(shù)字化義齒獲取方法,選用適于設(shè)備動(dòng)態(tài)性能的主軸轉(zhuǎn)速對(duì)具有復(fù)雜形貌的磨牙冠、橋牙進(jìn)行實(shí)際加工,并使用三維形貌儀與經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)法對(duì)義齒加工效果進(jìn)行綜合評(píng)定,結(jié)果表明本文研制的五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心基本達(dá)到了預(yù)期的加工效果。本文研制的五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心已加工出近百顆義齒,成功應(yīng)用于口腔患者,反應(yīng)良好。設(shè)備并于2016年在第21屆中國(guó)國(guó)際口腔設(shè)備材料展覽會(huì)暨技術(shù)交流會(huì)參展,獲得廣泛關(guān)注。
[Abstract]:In the field of denture processing, our country mostly adopts the traditional denture processing method or the foreign advanced digital denture processing method to realize the denture processing, adopting the traditional denture processing method, the processing time is long and the technical level of the craftsman is high. Although the advanced digital denture processing method in foreign countries can achieve good processing effect, but the price is expensive. There are many patients with oral diseases in our country, so we can independently develop a high performance digital denture processing system to improve the processing efficiency. It is of great significance to reduce the processing cost to meet the needs of domestic dental patients. In this context, the CIMS Institute of Hefei University of Technology has developed a digital five-axis denture machining center. Based on this, the main contents of this paper are as follows: 1) the structure design of the five-axis linkage denture machining center. The functional requirements of the denture machining center are analyzed in this paper. In this paper, three kinds of denture machining center configuration schemes which meet the functional requirements are compared and analyzed. The three configuration schemes are comprehensively evaluated from the aspects of structure, movement, control, cost and so on. The final scheme of the denture machining center is determined. In the detailed design stage of the denture machining center, the selection of the standard parts and the design of the key parts are completed. The detailed model of the five-axis linkage denture machining center is established by using the three-dimensional modeling software. Based on spinor theory, a solid prototype is made. This paper presents a kinematics modeling method applied to the machining center of five-axis linkage denture. The modal analysis and optimization of the machining center of five-axis linkage denture are presented, and an engineering analysis method applied to the machining center of denture is put forward. By comparing the simulation analysis with the modal test, the modal parameters of the whole machine test and the more accurate calculation model are obtained. Considering the results of the modal analysis and the actual working conditions, the weak links of the whole machine structure are preliminarily identified. The corresponding optimization scheme is put forward. Structural optimization makes the natural frequency of the whole machine avoid the machining frequency of the equipment effectively. In order to improve its dynamic performance, the control system design and performance analysis of five-axis linkage denture machining center are achieved. Through the analysis of various open CNC system schemes, a separate hardware structure platform based on PC motion controller is constructed. Based on the Visual Studio development environment, the control system software of the five-axis linkage denture machining center is developed, which realizes the intelligent and digital machining function of the equipment. Based on the PID notch servo control algorithm, the parameters of the servo control system of the equipment are adjusted to improve the static and dynamic performance of the control system. The spindle speed suitable for the dynamic performance of the equipment was selected to process the crown and bridge teeth with complex morphology, and the machining effect of denture was evaluated synthetically by using 3D topography instrument and experiential testing method. The results show that the five-axis denture machining center developed in this paper has basically achieved the expected processing effect. Nearly 100 dentures have been processed by the five-axis combined denture processing center, which has been successfully applied to patients with oral cavity. The equipment received extensive attention at the 21st China International Stomatological equipment Exhibition and Technical Conference on 2016.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：R783.6

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本文編號(hào)：1643843