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本文是对浙江省重大科技专项工业项目(2008C01026-1)中的一个关键问题所作的研究,主要是针对在七轴五联动数控磨床上磨削叶片类自由曲面的问题,采用具有半圆弧母线的圆角面结构砂轮,提出了一种变刀触点的加工方法以弥补数控机床联动轴的限制,并能实现无干涉的磨削加工;然后本文根据该算法开发了一套基于UG二次开发的磨削CAM系统,该系统可以完成加工轨迹生成、刀位点计算、磨削加工仿真以及数控代码生成等功能;最后本文还给出叶片表面的磨削实验,以验证本算法的准确性.论文具体从以下五部分展开:
第一部分,详细介绍了无干涉磨削算法涉及的多轴联动数控成型磨床,明确了该加工设备的结构以及机床坐标系;介绍了砂轮的结构特征,描述刀具坐标系及在刀具坐标系下的砂轮工作表面的数学模型,获得各磨削点的坐标值及法向数据,并且阐明整体的磨削加工方案以及加工轨迹规划问题。
第二部分,分析了磨削加工中的干涉问题以及各种干涉的解决方案。提出了磨削曲率圆以及变刀触点的磨削的新概念;描述了叶片建模过程及叶片表面相关参数;根据无干涉磨削方案给出刀位点的计算过程,主要分砂轮与叶片相对位姿分析和最佳拟合刀触点的确定两方面进行详细讨论。
第三部分,介绍了机床运动反解的整个过程,给出反解流程图并详细描述利用四元数法求解机床回转台回转角度的过程与结果。
第四部分,介绍磨削CAM系统的搭建过程,将磨削CAM系统分为四大主要模块进行介绍;给出叶片磨削仿真结果,分析仿真误差。最后通过磨削CAM系统生成G代码程序用于磨削实验。
最后一部分,介绍了磨削加工实验的方案和具体实施过程。提出一种低成本、低风险的实验方法,并分析试验结果以验证G代码的正确性。