多轴单通道双头木工数控机床加工路径生成方法研究

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1、天津大学硕士学位论文多轴单通道双头木工数控机床加工路径生成方法研究ResearchonMachiningPathGenerationMethodofMulti-axisSingle-channelDouble-headedWoodworkingCNCMachine学科专业：机械工程研究生：桑震指导教师：王太勇教授天津大学机械工程学院2017年05月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的

2、学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着社会经济的发展，人们对于木工行业的品质化、个

3、性化需求迅猛增加，以多轴单通道双头数控机床为代表的数控加工技术迅速发展，并成为木工行业产业升级的标志。基于此，本文立足于双头数控机床的研究，针对双头数控机床在加工方面遇到的路径生成问题，研究了一系列的技术算法，并取得了如下成果：基于双头数控机床的空间三维模型，建立了相关的运动学模型，并在公式推导的过程中，发现双头数控机床仅能利用直线插补的运动方式对工件进行实时切削。之后在此基础上，对加工过程中的切削参数、刀具半径大小以及加工速度的控制提供了相互匹配的解决方案。然后针对双头数控机床在加工期间遇到的路径规划问题，提出了一系列的轨迹规划算法。对于型腔的

4、加工，研究了基于二叉树下的深度优先搜索算法对刀具路径进行路线规划；针对椭圆曲线研究了等步距角的离散加工算法，针对NURBS曲线，基于差商方式的计算，圆弧逼近的设计，研究了自适应的插值加工算法；针对双刀同时加工的问题，研究了路径规划的前瞻性算法以及双头路径协调规划的算法，通过算法的实施，可以有效的保障实际加工的准确性与安全性。之后，根据数控加工技术的特点，研究和设计了刀具半径补偿的解决方案，并对刀具半径补偿过程中间出现的干涉现象，设计了基于干涉检查的刀具半径补偿算法。最后，针对研究的一系列算法，基于DXF文件，设计开发了CAM自动编程软件，并利用实

5、验设计，针对性的进行了实际加工算法的验证，最终通过试件的实际加工效果，确定算法设计的合理性与准确性。关键词：数控技术，自动编程，深度优先搜索，NURBS，路径规划IABSTRACTWiththedevelopmentofsocialeconomy,thedemandthatthequalityandthepersonalityforthewoodindustryisrapidlyincreased.CNCmillingmachine,representedbydouble-headedmillingmachine,hasdevelopedrapi

6、dlyandbecomeasymbolofindustrialupgradingofwoodworkingindustry.Inthispaper,basedontheresearchofNCmillingmachine,aseriesoftechnicalalgorithmsareresearchedtosolvethepathgenerationproblemofdouble-headedmillingCNCmachinetools,andthefollowingresultsareobtained.Basedonthethree-dimen

7、sionalspacemodelofNCmachinetool,therelevantkinematicsmodelisestablished.Inthederivationoftheformula,itisfoundthattheCNCmillingmachinecanonlycuttheworkpieceinrealtimebylinearinterpolationmotion.Onthebasisofthis,thecuttingparameters,theradiusofthetoolandtheprocessingspeedarecon

8、trolledtoprovideamatchingsolution.Thenaseriesoftrajectoryplanningalg