五軸加工中心的數(shù)控編程后置處理研究【無CAD圖】

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關(guān) 鍵詞：: 五軸加工中心數(shù)控編程后置處理研究五軸加工中心數(shù)控編程后置處理研究

資源描述：: 五軸加工中心的數(shù)控編程后置處理研究【無CAD圖】,五軸,加工,中心,數(shù)控,編程,后置,處理,研究,五軸加工中心,數(shù)控編程后置處理研究

內(nèi)容簡介：: 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目五軸加工中心的數(shù)控編程后置處理研究專業(yè) 名稱：機械設(shè)計與制造及其自動化班級學(xué) 號：學(xué) 生姓名：指導(dǎo) 教師：填表日期年 3 月 5 日 2 一、選題的依據(jù)及意義：后置處理技術(shù)是隨著數(shù)控技術(shù)、早的數(shù)控程序都是手工編制，不存在后置處理問題。近年來，自動編程具有編程速度快、精度高、穩(wěn) 定性好、更改方便和易于管理等特點，但是自動編程經(jīng)過刀具軌跡計算產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)文件不能被機床識別，需要設(shè)法把刀位數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控指令代碼，通過通信的方式輸入數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)，才能進行零件的數(shù)控加工 1。因此，要把前置處理產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)文件、加工工藝參數(shù)與特定的機床特性文件、定義文件相結(jié)合，生成指定數(shù)控加工設(shè)備能夠識別的數(shù)控加工程序，該過程稱為后置處理（ 2。后置處理程序?qū)?著高檔數(shù)控加工中心、特殊結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的不斷出現(xiàn)，為其配置和開發(fā)合適的后置處理器愈顯重要，這對提高數(shù)控編程效率、擴大前后置處理技術(shù)已經(jīng)成為后置處理系統(tǒng)分為通用后置處理系統(tǒng)和專用后置處理系統(tǒng)。通用后置處理系統(tǒng)是今后發(fā)展的方向，但在目前無論是國外還是國內(nèi)真正能夠做到完全通用后置處理系統(tǒng)幾乎沒有 3，因為通用后置處理是以標(biāo)準(zhǔn)刀位數(shù)據(jù)、通用的數(shù)控指令為前提進行考慮的 4。雖然國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會 (電子工業(yè)協(xié)會 (刀位源文件、后置處理語句和數(shù)控指令都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但各數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商采用不盡相同的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)控系統(tǒng)的指令格式多樣，由于競爭需要還會采用一些非標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容 5，有些數(shù)控系統(tǒng)的擴展功能己經(jīng)超出了前置處理刀位數(shù)據(jù)的規(guī)定格式，如樣條曲線、漸開線等，而目前的通用后置處理系統(tǒng)還只是考慮直線和圓弧 6，多數(shù)采用離散直線來逼近工件輪廓，零件形狀越復(fù)雜，數(shù)控程序量越大 7，而且多軸加工時還要考慮非線性運動誤差校驗、進給速度的校核、特定數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控加工程序的生成等問題，以保障數(shù)控加工的安全、可靠 8。隨著產(chǎn)品加工精度及復(fù)雜程度的提高，使得數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床技術(shù)不斷發(fā)展變化，造成通用后置處理器越來越難以適應(yīng)這種現(xiàn)狀。實踐表明，直接利用通用后置處理器生成的致數(shù)控加工過程 3 不能安全、可靠地進行 9。專用后置處理器與相應(yīng)的數(shù)控機床和系統(tǒng)完全匹配，能充分發(fā)揮數(shù)控加工能力。瑞士產(chǎn)的高速五軸立式加工中心，它配置了速電主軸（主軸最高轉(zhuǎn)速為 20000 轉(zhuǎn) /分），可以在最佳的切削條件下，對從淬硬鋼到塑料的材料進行加工。高速切削相對傳統(tǒng)加工有以下特點：一是提高生產(chǎn)效率。高速切削加工允許使用較大的進給率，比常規(guī)切削加工提高 5 10 倍，單位時間材料切除率可提高3 6 倍；二是降低切削力。由于高速切削采用極淺的切削深度和窄的切削寬度，因此切削力較小，與常規(guī)切削相比，切削力至少可降低 30。這對于加工剛性較差的零件來說可減少加工變形，使一些薄壁類精細工件的切削加工成為可能；三是提高加工質(zhì)量。因為高速旋轉(zhuǎn)時刀具切削的激勵頻率遠離工藝系統(tǒng)的固有頻率，不會造成工藝系統(tǒng)的受迫振動，保證了較好的加工狀態(tài)。由于切削深度、切削寬度和切削力都很小，使得刀具、工件變形小，保證了尺寸的精確性，實現(xiàn)了高精度、低粗糙度加工；四是加工能耗低。由于單位功率的金屬切除率高、能耗低、工件的在制時間短，從而提高了能源和設(shè)備的利用率；五是簡化加工工藝流程。常規(guī)切削加工不能加工淬火后的材料，淬火變形必須進行人工修整或通過放電加工解決。高速切削則可以直接加工淬火后的材料，在很多情況下可完全省去放電加工工序，消除了放電加工所帶來的表面硬化問題，減少或免除了人工光整加工 10。針對軸加工中心和控系統(tǒng) 11，通過逐一完成機床類型及技術(shù)參數(shù)定制、旋轉(zhuǎn)軸超限時的處理、數(shù)控系統(tǒng)定制、程序和刀軌參數(shù)的設(shè)置、據(jù)的定義和后置處理文件列表等具體內(nèi)容，最后獲得符合軸加工中心的后置處理器。五軸加工中心是加工復(fù)雜零件的現(xiàn)代化設(shè)備，由于五軸加工的復(fù)雜性，后置處理器的開發(fā)越來越復(fù)雜，近年來考慮到機床結(jié)構(gòu)和便于排屑等因素又出現(xiàn)了一些帶傾斜轉(zhuǎn)臺或者傾斜擺主軸頭的特殊結(jié)構(gòu)的五軸加工中心，這都對后置處理器的開發(fā)提出了新的要求，后置處理問題解決不好，輕則不能發(fā)揮加工設(shè)備的新功能和加工效率上的優(yōu)勢，造成大材小用，重則由于程序問題造成生產(chǎn)事故。因此本課題針對二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：置處理技術(shù)研究現(xiàn)狀關(guān)于通用后置處理器的開發(fā)和應(yīng)用，國外已經(jīng)非常成熟和普及，當(dāng)前所有的圖形交 4 互式自動編程 12。如以圖形方式創(chuàng)建從二軸到五軸的后處理程序。其后置處理器主要由事件生成器、事件處理器和定義文件三部分組成，它們一起將刀具路徑轉(zhuǎn)換成為一系列數(shù)控機床能夠直接讀取和執(zhí)行的數(shù)控程序 13。而處理器完全針對應(yīng)用很廣泛的日本用開放式功能型數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計，允許用戶根據(jù)特定數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)的具體情況，在而定制出適合該特定數(shù)控機床系統(tǒng)的專用后置處理器。使用后再對該改動后的 14。加拿大 0以上的可以讀取所覆蓋的制所覆蓋的樣英國 15 16 17。在國內(nèi)來說，比較成熟和普及的自動編程制造工程師）軟件，它采用通用后置處理器，可以提供常見的數(shù)控系統(tǒng)后置處理格式，而且用戶還可以自定義專用數(shù)控系統(tǒng)的后置處理格式 18。但該軟件有較大的局限性，只適用于一般的銑削加工，在解決果零件中涉及到孔的加工，將不能生成相應(yīng)的程序代碼 19。華中理工大學(xué)的張利波等人提出了一種基于配置文件的開放式數(shù)控編程通用后置處理模型，定義了配置文件的語法規(guī)則，給出了配置文件的在對于多軸數(shù)控加工的后置處理還是不能通用 20。程筱勝等人對南京航空航天大學(xué)的超人發(fā)了具有交互式圖形系統(tǒng)的通用后置處理程序，盡管該后置處理系統(tǒng)具有很好的可靠性和較強的通用性，但超人京航空航天大學(xué)的曾愛華等人，以通用化、結(jié)構(gòu)化、模塊化的基本設(shè)計思想對通用后置處理系統(tǒng)作了總體的分析，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序?qū)崿F(xiàn)作了具體描述，并為系統(tǒng)的通用化、實用化和商品化提供了必要的條件，但是該系統(tǒng)只能滿足一般的兩軸半和三軸數(shù)控銑加工自動編程的需要 21。正因為如此，專用后處理器開發(fā)已成為數(shù)控自動編程的一個急需解決的熱點問題之一。 5 專用后置處理器開發(fā)和應(yīng)用不如通用后置處理器那樣成熟和普及，因為專用后置處理器所面對的各種數(shù)控系統(tǒng)的專用性、特殊性和互不兼容性等特點使得開發(fā)總工作量巨大，導(dǎo)致專用后置器開發(fā)相對薄弱。國外對專用后置處理器開發(fā)和應(yīng)用相當(dāng)重視，加拿大滑鐵盧大學(xué)機械系就以其實驗室的一臺用現(xiàn)了專用后置處理器的開發(fā)，已在該加工中心得到了驗證 22。國內(nèi)像信息產(chǎn)業(yè)部第 39所曹永新和任林杰就曾在武漢重型機械廠用的數(shù)控系統(tǒng)是國產(chǎn)的華中系統(tǒng)最大的優(yōu)勢就是經(jīng)濟，其缺陷是一般的自動編程軟件中沒有支持它的后置處理器），專門為此數(shù)控系統(tǒng)和車床設(shè)計開發(fā)了其專用后置處理器將其集成到際加工效果良好。武漢工業(yè)學(xué)院陳文革和尹芳根據(jù) 02構(gòu)、控制系統(tǒng)的編程原理和通信接口的要求，對程序完全滿足數(shù)控編程加工的生產(chǎn)需要 23。廣東富士康模具公司的鄧德軍根據(jù) 610加工中心配置德國西門子擇功地為 610加工中心開發(fā)了專用后置處理器。韓建軍對于一個回轉(zhuǎn)軸、三個移動軸的 24。王啟富等人用開發(fā) 5。祝益軍針對 C 環(huán)境下開發(fā)了后置處理軟件 26。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的陳輝等人基于發(fā)了并聯(lián)機床后置處理器，用于六軸或七軸并聯(lián)機床的后置處理 27。置處理技術(shù)發(fā)展趨勢（ 1）面向通用化專用后置處理系統(tǒng)將機床特性直接編入后置處理程序中，只能適應(yīng)于一種或一個系列機床，對于不同的數(shù)控裝置和數(shù)控機床還必須要有不同的專用后置處理程序。而一般的通用后置處理系統(tǒng)將后置處理程序功能通用化，能針對不同類型的數(shù)控系統(tǒng)對刀位原文件進行后置處理，輸出數(shù)控程序。而且在一般情況下，通用后置處理系統(tǒng) 只要求輸入標(biāo)準(zhǔn)格式的刀位原文件，再結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件或機床特性文件，就可以輸出符合該數(shù)控系統(tǒng)指令集及格式的數(shù)控程序。除了以上優(yōu)點外 ,通用后置處理程序還采用開放結(jié) 6 構(gòu)，以數(shù)據(jù)庫文件方式，由用戶自行定義機床運動結(jié)構(gòu)和控制指令格式，擴充應(yīng)用系統(tǒng)，使其適合于各種機床和數(shù)控系統(tǒng)，具有通用性 , 因此通用后置處理器是后置處理技術(shù)發(fā)展的方向。 (2)面向高速加工高速數(shù)控加工，是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進給、較小的切削深度和間距為加工特征的高效率、高精度數(shù)控加工方式，它不僅對機床結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)提出了新的要求，對于加工工藝的規(guī)劃、工藝參數(shù)的設(shè)置和加工約束的設(shè)置也提出了新的要求。普通數(shù)控加工中，成的數(shù)控程序量大，運算時間長。高速數(shù)控加工中采用過控制點、節(jié)點矢量和權(quán)三個變量來表達自由曲線，對復(fù)雜曲面加工的程序量可減少 1 2以上，加工時間縮短 1 3以上，加工精度更高。統(tǒng)生成生巨量微小直線數(shù)據(jù)，經(jīng)后置處理轉(zhuǎn)換為接產(chǎn)生將已產(chǎn)生的巨量微小直線經(jīng)后置處理生成過轉(zhuǎn)換軟件，變換為第二種方法不存在將線性刀軌轉(zhuǎn)換成度特別高，但實現(xiàn)難度大。（ 3）校核與處理非線性運動誤差具運動的包絡(luò)面與加工表面之間存在逼近誤差，根據(jù)誤差的大小決定走刀步長和加工帶寬度。尤其在多軸聯(lián)動加工時，由于旋轉(zhuǎn)運動的影響，機床各坐標(biāo)線性插補的合成運動使得實際刀位運動偏離編程直線，產(chǎn)生非線性運動誤差。由于該誤差的大小與機床運動結(jié)構(gòu)有關(guān)，在通用化的前置處理中難以處理。因此，在后置處理中應(yīng)根據(jù)具體機床結(jié)構(gòu)對非線性運動誤差進行校驗，若誤差超出允許范圍，需對相應(yīng)的刀位點作修正處理。（ 4）發(fā)展到統(tǒng)之間沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)信息通過標(biāo)準(zhǔn)接口的方式傳遞統(tǒng)，即使是在一體化的集成統(tǒng)中，信息的共享也只是單向的和單一的。 1997年歐共體提出了產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn) 新定義了要求包括幾何數(shù)據(jù)、設(shè)計和制造特征 )，加上工藝的信息和刀具信息。直接產(chǎn)生加工程序來控制機床，不存在單獨的刀具路徑文件，廢棄了代碼，從而不再需要后置處理系統(tǒng)。目前中 7 較具代表性的研究項目有歐洲的國的本的相應(yīng)的現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)和統(tǒng)都需更新或廢棄，目前這不是短期內(nèi)可以實現(xiàn)的事。三、研究內(nèi)容及實驗方案：究內(nèi)容（ 1）通過置處理器設(shè)置機床參數(shù)、工程序格式和輸出文件格式，生成 (2)利用置處理器 ,實現(xiàn)模態(tài)輔助功能指令輸出和非模態(tài)輔助功能指令循環(huán) 32 的輸出。 (3)通過用戶自定義功能 ,以言為開發(fā)語言 ,實現(xiàn)在生成序的同時輸出總加工時間、每道工序的加工時間和刀具信息。 (4)專用后置處理程序與成。驗方案 (1）了解控系統(tǒng) 和軸加工中心的機床結(jié)構(gòu) (2) 基于發(fā) 置處理程序 ,生成軸加工中心的特性數(shù)據(jù)文件 . (3) 根據(jù)實際加工過程和加工結(jié)果，修正理論并總結(jié)方法。四、目標(biāo)、主要特色及工作進度標(biāo) 針對復(fù)雜曲面零件，基于現(xiàn)有的統(tǒng)和統(tǒng)，研究其自動編程技術(shù)、走刀路徑規(guī)劃、后置處理技術(shù) 。要特色（ 1）實現(xiàn)了在通用后置處理基礎(chǔ)上快速有效地開發(fā)數(shù)控機床的專用后置處理器，解決了用高級計算機語言從頭編寫專用后置處理器的繁瑣過程。（ 2）運用成的數(shù)控加工程序無需手工修改就可以直接輸入數(shù)控機床進行產(chǎn)品加工，從而解決了通用后置處理器產(chǎn)生的數(shù)控程序需人工進行二次修改的繁瑣過程。（ 3）充分發(fā)揮了而使加工中心的強大功能得到了充分的發(fā)揮。 8 （ 4）有效地解決了體化技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。作進度 1. 開題報告、查閱資料、外文翻譯（ 6000 字符 ) 3 周 2. 研究控系統(tǒng)和 3 周 3. 生成軸加工中心的特性數(shù)據(jù)文件 2 周 4. 輸出模態(tài)和非模態(tài)輔助功能指令 3 周 5. 輸出總加工時間、每道工序的加工時間和刀具信息 2 周 G 集成 1 周 7. 撰寫畢業(yè)論文 3 周 8. 答辯準(zhǔn)備及畢業(yè)答辯 1 周五、參考文獻 1 周濟 ,周艷紅 ,數(shù)控加工技術(shù) ,北京 :國防工業(yè)出版社 ,2002 2 劉雄偉 ,數(shù)控加工理論與編程技術(shù) ,北京 :機械工業(yè)出版社 ,2002 3 司北京辦事處 , 尋求完美的后置處理程序 , 制造業(yè) 信息化 ,2003,(4):994 王衛(wèi)兵 ,X 數(shù)控編程實用教程 ,北京 :清華大學(xué)出報社 ,2004 5 李佳 ,朱心雄 ,通用后置處理系統(tǒng)介紹 ,計算機輔助設(shè)計與制造 ,1996,(6):196 楊勝群 ,X 數(shù)控加工技術(shù) ,北京 :清華大學(xué)出版社 ,2006 7熊清平 ,張正勇等 ,統(tǒng)巨量序解釋實現(xiàn)的方法 ,中國機械工程 ,1999,10(6):6738雷大江 ,周茂書 ,五軸聯(lián)動數(shù)控加工后置處理器的定制 ,工程物理研究院科技年報 ,2004,(1):1269 梁訓(xùn)塇 ,我國機床工業(yè)已跨入世界行列第一方陣 ,組合機床與自動化加工技術(shù) ,2003,(8):1101992,41(2):63711 s 12 實用數(shù)控加工技術(shù)委員會 ,實用數(shù)控加工技術(shù) ,北京 :兵器工業(yè)出版社 ,1995 13 安杰 ,鄒昱章 ,北京 :清華大學(xué)出版社 ,2002 14 王衛(wèi)兵 ,北京 :清華大學(xué)出版社 ,2004 15 AE of 999,39(1):3316 of 001,115(3):28417 a of 9 997,13(9):65818 楊國平 ,000教程 ,北京 :機械工業(yè)出版社 ,2001 19 鐘見琳 ,陳秀梅等 ,機械設(shè)計與制造 ,2002,(2):8820 張利波 ,周濟 ,開方式數(shù)控編程通用后置

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