论文部分内容阅读
近年来,国内外数控加工水平有了明显提高,但现有加工过程存在多次装夹、加工振颤及加工效率低等问题。为此,本文提出一种基于混联机构的双刀双面加工方法,即采用两套相同参数的混联加工装置对称布置,实现对称工件或非对称工件的双刀双面加工,该方法能够有效地提高自由曲面零件的加工效率和表面质量。分析六轴卧式混联装置的结构特点和运动学问题。双刀双面加工装置的核心部件是混联机构,该混联机构是将3RPS并联机构安装到3自由度串联机构X轴末端执行器的方式设计的。首先,对少自由度的3RPS并联机构进行参数解耦,确定该空间机构的独立参数。然后,分别采用解析法、数值迭代法和向量法建立混联机构的逆解模型、正解模型、速度和加速度模型。最后,应用MATLAB和ADAMS对混联机构进行运动学仿真,为数控系统开发和双刀双面加工控制提供理论依据。根据混联加工装置结构特点,利用模块化设计方法开发面向该混联装置数控系统。分析混联装置数控系统的五大基本功能:机床复位、工件坐标系定位、后置处理、运动学控制和过程监控,并给出实现各个功能的简便算法。结合现有开放式数控系统三层结构特点,应用VC++开发面向该装置的控制系统。为实现双刀双面加工,提出一种基于截面法和等投影步长法的双刀位轨迹规划方法。针对双刀双面跟随加工的特点,对B样条曲线曲面的重构进行深入讨论,同时应用截面法获取工件加工表面的刀触点轨迹,并按照等投影步长的方法离散刀位文件。通过采用设置防撞平面的方法规避主、从刀具的碰撞,采用预留避让距离的方法实现对干涉区域的跟随加工。最后,利用获取的刀位文件逆解出双刀双面加工装置的驱动杆长,通过ADAMS仿真验证双刀位轨迹规划的正确性和有效性。基于本文开发的混联加工装置数控系统和双刀双面加工路径规划分别进行加工和仿真实验。通过螺旋桨叶面和球面加工实验验证混联机构加工自由曲面工件的可行性;通过MATLAB和ADAMS的仿真实验说明采用截面法和等投影步长法离散刀位文件实现双刀双面加工的可行性和有效性,能够显著提高自由曲面零件的加工效率。