本文摘要:
在五軸加工中心和五軸鉆攻中心的運動過程中,經常需要進行后置處理和速度的調節,來適應不同的工件形狀和加工要求。因此,后置處理和速度控制決定了機床的加工效率,并且直接影響產品的質量。如何高效準確地將復雜加工路徑轉化為軌跡控制指令是后置處理研究的難點。為了提高對復雜形狀工件的加工精度,本文針對五軸加工中心和五軸鉆攻中心的后置處理以及速度控制問題展開了研究,主要完成的工作包括以下幾方面。
(1)在標準的D-H建模法基礎上進行了改進。增加了機床運動參數,并根據提出的改進D-H法創建各部件坐標系,創建D-H參數表。根據D-H參數表建立各坐標系齊次變換矩陣。對機床進行正逆運動學分析,正向求解得到末端位姿模型,再根據位姿模型逆運動學求解各運動軸表達式。
(2)對NURBS曲線的插補點以及相對應速度值進行計算。介紹了NURBS曲線擬合的原理,對NURBS曲線求值求導等問題進行研究,采用矩陣法求對NURBS曲線求值求導,此外,通過對曲率極值點的討論確定NURBS曲線臨界點,利用辛普森積分法求弧長。采用二階泰勒展開算法求取NURBS曲線插補點。
(3)針對義齒這類復雜曲面會出現刀路軌跡彎曲多變的情況,提出了基于NURBS曲線的改進S型加減速控制算法。根據臨界點對NURBS曲線分段,對每段NURBS曲線單獨研究。接著采用雙向掃描策略對每段NURBS的起始和終止速度計算,使NURBS曲線速度更加連續。基于S型速度曲線原理規劃NURBS速度曲線,使速度曲線平滑無尖點。提出了加加速度補償策略和弧長誤差補償策略,以便將速度控制在給定范圍內。通過與梯形加減速算法與S型加減速算法速度曲線輪廓比較,實驗仿真曲線圖表明本算法對速度曲線有更好的平滑效果。
(4)基于UG軟件對義齒模型進行預處理,數控編程得到義齒加工刀路軌跡文件,通過VERICUT軟件對后置處理算法進行驗證。基于VERICUT軟件搭建虛擬仿真環境,將機床模型和NC文件導入其中,輸入機床的參數以及行程極限等相關信息,最終對義齒模型加工仿真,驗證了后置處理算法的可用性。
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