整体叶轮五轴联动数控加工后置处理技术研究

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1、分类号学号M200970255学校代码10487密级硕士学位论文整体叶轮五轴联动数控加工后置处理技术研究学位申请人：代星学科专业：机械电子工程指导教师：丁汉教授熊蔡华教授答辩日期：2012年1月10日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonFive-AxisPost-processingTechnologyforIntegralImpellerCandidate:DaiXingMajo

2、r:MechatronicsEngineeringSupervisor:ProfessorDingHanProfessorXiongCai-HuaHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJan.,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

3、本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：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学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要整体叶轮作

4、为透平机械的核心部件广泛应用于航空、航天、汽车等领域，主要利用五轴联动数控机床进行加工。由于五轴数控机床相比三轴机床增加了两个旋转部件，导致后置处理中出现了多解选择、进给速度非线性映射、非线性误差、奇异刀轴等诸多问题。一条规划良好的刀具轨迹，可能由于后置处理不当而在加工过程中出现干涉、碰撞等质量问题，甚至给加工设备和操作人员带来危险。本文针对半闭式整体叶轮，分析沿加工路径上刀轴矢量的变化情况，及经过后置处理坐标变换后的旋转轴运动与机床行程极限之间的约束关系；研究保证加工运动连续性的后置处理方法与非线性误差抑制方法；开发五轴逆向运动学优

5、化求解和数控加工仿真软件，克服传统手工检验方法效率低下和难以考虑加工刀位生成时刀轴奇异性的问题。具体研究内容如下：（1）针对后置处理中的超程舍解造成机床碰撞问题，本文提出了一种同时考虑非依赖旋转轴行程极限以及刀位文件中刀轴矢量的双解选择算法，能够合理选解，从而保证运动连续性，消除加工中的碰撞。（2）针对非线性误差问题，本文开展了两种传统非线性误差抑制方法的对比实验，并进一步提出了基于锥角刀路的后置处理方法，消除了传统非线性误差抑制方法所不能解决的奇异位置处旋转轴运动剧烈的问题，提高了加工效率和加工质量。（3）在数控程序验证方面，本文在

6、开展加工过程刀位仿真和机床仿真研究的基础上，针对刀位代码以及数控程序描述的点位信息，采用按允许公差均匀离散运动过程的方法进行干涉检查和数控程序验证。基于本文提出的算法，开发了优化选解后置处理软件、可行锥刀路生成插件、锥角刀路后置处理软件、SaberMill五轴数控仿真软件，在整体叶轮数控加工中得到验证和应用。关键词：整体叶轮后置处理干涉奇异刀轴加工仿真I华中科技大学硕士学位论文AbstractIntegralimpellers,whicharemainlymanufacturedusingfive-axisNCmachinetools

7、,arewidelyusedinaerospace,aircraftandautomobileindustry.Becauseoftheadditionaltworotatingcomponents,five-axismachiningarefacedwithproblemssuchasmultiplesolutionselection,nonlinearerror,singularitytoolaxisetc.Becauseofsuchproblems,evenwell-establishedtoolpathmaycauseinte

8、rferenceandcollision,bringinghazardousresultstomachiningequipmentandNCoperators.Thisresearchfocusesonhalf-clos