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基于砂轮包络廓形的复杂曲面加工刀位轨迹计算

作　者: 高宏伟
导　师: 段振云
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 包络廓形刀位轨迹有向距离加工精度
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 39次
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内容摘要

复杂曲面广泛应用于机械、石油、化工、航空航天等领域,其精度要求越来越高。复杂曲面数控磨削是一种重要的精加工手段,但当前都是采用砂轮的理论廓形进行编程。砂轮制造误差和磨损对加工精度影响较大,砂轮修形精度要求较高。本文将以砂轮包络廓形替代理论廓形计算刀位轨迹,提出一种复杂曲面精密加工新理念,降低复杂曲面包络法磨削时对砂轮精度的要求。本文提出砂轮包络廓形的概念:令砂轮绕自身轴线回转,在机床上磨削一假想没有厚度的样板,所得形状定义为砂轮包络廓形,它涵盖了砂轮的尺寸与形状误差,以及磨床的主轴回转误差的影响,是磨削过程中实际发生包络作用的实效廓形。本文首先研究了获取砂轮包络廓形曲线和以此建立砂轮三维模型的数学原理和实现方法,并采用最小有向距离算法进行了基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控加工刀位轨迹计算,最后通过仿真和误差分析验证了该方法的可行性。本文还对与实例计算相关的数学原理和基本算法进行了计算机编程,并形成了相应的模块。这为将来编制基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控磨削CAM软件打下了一定的基础。仿真表明,与基于砂轮理论廓形编程相比,本方法能有效的提高加工精度,同时降低复杂曲面包络法磨削时对砂轮精度的要求。在砂轮磨损后可以通过重新测量其包络廓形,按照磨损后的包络廓形重新进行刀位轨迹计算,这大大节省了时间,从而提高了加工效率。尤其对于廓形保持性比较好的CBN和金刚石砂轮,可大大降低修形难度,减少修形次数,提高磨削精度和效率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题背景  10
  1.2 国内外复杂曲面加工技术的研究现状  10-12
  1.3 复杂曲面加工刀位轨迹计算方法的研究现状  12-16
  1.4 课题的主要研究内容  16-17
  1.5 课题研究的目标和意义  17-18
第二章论文相关基础理论  18-30
  2.1 三次样条插值法  18-19
  2.2 三次参数样条插值法  19-22
  2.3 最小有向距离理论  22-27
    2.3.1 最小有向距离原理  23-24
    2.3.2 最小有向距离算法  24
    2.3.3 刀触点的计算  24-27
  2.4 MATLAB 软件简介  27-29
    2.4.1 MATLAB 软件的特点  27-28
    2.4.2 相关MATLAB 函数  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章基于包络廓形的砂轮数学模型的建立  30-38
  3.1 砂轮包络廓形的测量  30-32
    3.1.1 使用三坐标测量机测量砂轮包络廓形  30
    3.1.2 基于图像处理技术的砂轮包络廓形测量  30-32
  3.2 砂轮包络廓形的获取  32
  3.3 砂轮三维模型的建立  32-33
  3.4 计算实例和误差分析  33-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章刀位轨迹计算  38-53
  4.1 刀具路径规划  38-40
  4.2 截面包络法的数学模型  40
    4.2.1 坐标变换模型  40
    4.2.2 运动模型  40
  4.3 砂轮刀位轨迹计算  40-44
    4.3.1 基于砂轮包络廓形的刀位轨迹计算  40-42
    4.3.2 基于砂轮理论廓形的刀位轨迹计算  42-44
  4.4 仿真及误差分析  44-47
    4.4.1 加工轨迹仿真  44-46
    4.4.2 法向误差分析  46-47
  4.5 程序设计  47-52
  4.6 本章小结  52-53
第五章结论  53-54
参考文献  54-56
附录A 论文程序  56-63
在学研究成果  63-64
致谢  64

基于砂轮包络廓形的复杂曲面加工刀位轨迹计算

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