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数控铣削刀具路径优化系统研究及实验分析

Form: 论文之家作者：穆以东 Publish: 2007-10-24 Hits:-

【中文题名】

数控铣削刀具路径优化系统研究及实验分析

【英文题名】

The Optimized System Study and Experimental Research of Numerical Control Milling Cutting Tool's Orbit

【学科专业】

机械制造及其自动化

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-10-24

【中关键词】

主切削力,切削方向,曲率,仿真,数据采集,

【英关键词】

Main cutting force,Direction of cutting,Curvature,Simulation,Data collecting,

【分类导航】

工业技术>金属学与金属工艺>金属切削加工及机床>铣削加工及铣床>程序控制铣床和数控铣床>

【论文摘要】

近年来,数控技术正向着高效率、高精度和高智能化方向快速发展。因此,为提高数控机床的自动化生产程度,以精度和效率为目标,优化各种数控加工的参数,并把优化的参数进行优选,是一个既紧迫又极具有实际意义的问题。数控切削加工工艺参数是数控切削加工过程的基本控制量。数控切削加工工艺参数的优化是数控切削加工过程优化的基础,它不仅决定着数控加工技术的水平和效率,而且也决定着产品的制造质量和使用效果。本课题拟以控制椭圆抛物面在Z轴正向的一个分支的切削力数值及波动,以及提高其加工质量为目的,对切削力仿真与数据采集系统分别进行了开发,并结合切削实验对数控铣削刀具轨迹给予了优化,同时,也对曲面曲率对切削力的影响进行了研究和优化。首先,在微元法建模的基础上建立了球头铣刀铣削椭圆抛物面的主切削力预报及曲面曲率对铣刀切削力影响的数学模型。并分别对所建模型进行了相应的解析计算。随后运用MATLAB语言编写了主切削力预报的模拟仿真系统。本系统采用人机交互界面的方式实现人机对话,并可根据实际加工工况随时改变所要求的条件。它具有界面清晰、操作简便的优点,可用于加工现场的主切削力的预报。其次,本文在现有的硬件...

【论文题纲】

摘要	2-3
Abstract	3-7
第1章绪论	7-11
1.1 课题的来源及背景	7-9
1.1.1 课题的来源	7
1.1.2 课题选题的背景	7-9
1.2 本课题选题的意义和目的	9-10
1.2.1 课题研究的意义	9
1.2.2 课题研究的目的	9-10
1.3 本课题研究的主要内容	10-11
第2章切削理论及数控刀具轨迹生成和优化概论	11-26
2.1 数控加工技术的特点	11-12
2.2 多轴联动数控机床简介	12-14
2.2.1 三轴联动数控机床	13
2.2.2 四轴联动数控机床	13
2.2.3 五轴联动数控机床	13-14
2.3 切削过程的基本理论概述	14-17
2.3.1 金属切削理论的有关概念	14-15
2.3.2 切削运动与切削用量	15-17
2.4 数控加工刀具轨迹的生成及优化概论	17-20
2.4.1 三坐标曲面数控铣削刀具轨迹的生成方法	17-20
2.5 数控铣削加工中常用的铣削方式和加工方法	20-25
2.5.1 数控加工中常用的铣削方式	20-22
2.5.2 数控铣削加工常用的加工路线与方法	22-25
2.6 本章小结	25-26
第3章球头铣刀主切削力建模及刀具路径理论优选	26-61
3.1 球头铣刀的形状及使用特点	26-27
3.2 球头铣刀主切削力数学建模与不同状态下的切削力计算	27-48
3.2.1 球头铣刀三轴加工铣削行距与残留高度的相互关系	27-29
3.2.2 球头铣刀切削加工的微元法分析	29-31
3.2.3 球头铣刀切削微元的切削层参数	31-36
3.2.4 基于控制切削力波动的铣削加工主切削力数学模型的建立	36-40
3.2.5 曲率的概念及曲面曲率与曲面法曲率的关系和计算	40-43
3.2.6 不同刀具路径下的球头铣刀主切削力及其曲面曲率的计算	43-48
3.3 球头铣刀主切削力计算过程的仿真实现	48-53
3.3.1 MATLAB数学计算编程软件介绍	48-49
3.3.2 MATLAB仿真程序的编制过程	49-53
3.4 球头铣刀铣削椭圆抛物面时刀具路径的理论优化分析	53-60
3.4.1 沿X方向等Y值行切时数据的产生及分析	54-55
3.4.2 沿Y方向等X值行切时数据的产生及分析	55-56
3.4.3 刀具路径的理论优化分析及结论	56-60
3.5 本章小结	60-61
第4章数控铣削加工刀具路径优化实验与分析	61-99
4.1 椭圆抛物面的形成和刀具路径的设置	61-63
4.1.1 CAXA制造工程师XP简介	61-62
4.1.2 椭圆抛物面的形成过程	62-63
4.2 切削力信号分析系统的开发	63-77
4.2.1 测力系统的实体部分	63-69
4.2.2 分析系统的软件部分	69-77
4.3 切削实验及结果分析	77-95
4.3.1 实验设备和实验条件	77-78
4.3.2 实验过程及数据采集	78
4.3.3 实验数据分析	78-95
4.4 刀具路径优选及误差分析	95-98
4.4.1 刀具路径的优选	95-96
4.4.2 误差分析	96-98
4.5 本章小结	98-99
第5章总结与展望	99-101
5.1 全文总结	99-100
5.2 展望	100-101
参考文献	101-105
附录	105-117
附录一 MATLAB源程序	105-113
附录二数据采集及分析软件LabVIEW源程序	113-115
附录三切削实验所用的机床、采集设备及试样	115-117
攻读硕士研究生期间发表的论文	117-118
致谢	118

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.385861



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