五坐标样条插补技术的后置处理研究

论文摘要

随着科学技术的进步,对产品的复杂程度、加工精度、和加工效率等提出了更高的要求,其中在生产过程中对复杂曲面加工的要求越来越高,而目前在高速高精密加工中,五轴联动机床的应用最广。现在国内外的五轴联动数控机床多采用样条插补技术来实现复杂曲线的构造,如海德汉数控系统中的样条插补、西门数控系统中的多项式插补等。而现如今的通用CAM软件没有很好的支持五轴多项式插补的后置处理模块,大大影响了从建模到加工的速度,为此需要开发针对特定结构机床的后置处理软件,本文主要从以下几个方面着手来开发后置处理软件:（1）分析五轴联动数控机床的结构,并对双摆头式五轴机床的空间运动和机床后置处理作分析和研究;（2）分析研究NURBS曲线、CUBIC样条曲线理论及所具有的性质和特点,并通过研究数控系统的插补格式提出合适的五轴多项式拟合算法;（3）研究刀轨文件的格式,开发对其的译码,以及数控系统中样条插补的NC代码格式,以生成相应的多项式插补NC代码;（4）以VC++为平台开发一个后置处理程序,并通过实例数据来生成NC代码,并通过仿真来验证五坐标拟合算法的正确性,以及生成NC代码的可用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 数控技术概述
• 1.2 复杂曲线曲面加工发展概述
• 1.3 复杂曲线实时插补技术的现状
• 1.3.1 插补技术
• 1.3.2 复杂曲线曲面实时插补技术
• 1.4 CAM 后置处理技术现状及发展方向
• 1.4.1 后置处理主要任务
• 1.4.2 后置处理的编制方法
• 1.4.3 五轴加工刀位文件的后处理
• 1.5 课题的主要意义及本论文的主要的研究内容
• 第2章 五轴联动数控机床空间运动及后置处理
• 2.1 概述
• 2.2 五轴数控机床空间运动分析
• 2.3 五轴机床的后置处理
• 2.3.1 双摆头五轴机床的后置处理
• 2.3.2 双转台五轴机床的后处理
• 2.4 本章小结
• 第3章 样条曲线基础理论
• 3.1 NURBS 曲线
• 3.1.1 NURBS 样条曲线的数学表示
• 3.1.2 NURBS 曲线相关量计算
• 3.2 C（CUBIC）样条曲线
• 3.2.1 三次多项式样条函数数学表示
• 3.2.2 三次样条函数的矢量系数的计算和推导
• 3.3 样条曲线的特性
• 3.4 本章小结
• 第4章 空间曲线样条插补的拟合算法
• 4.1 五坐标NURBS 样条曲线拟合算法
• 4.1.1 基本算法
• 4.1.2 五坐标双NURBS 样条拟合算法
• 4.2 五坐标C（CUBIC）样条拟合算法
• 4.2.1 基本算法
• 4.2.2 五坐标C（CUBIC）样条拟合算法
• 4.3 数控系统中的五坐标多项式插补
• 4.4 样条曲线拟合算法分析
• 4.4.1 五坐标NURBS 和CUBIC 样条插补算法误差分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 五坐标样条曲线插补后置处理程序
• 5.1 后置处理程序的结构
• 5.1.1 软件开发环境
• 5.1.2 软件运行界面
• 5.2 后置处理程序的主要模块
• 5.3 译码模块
• 5.4 拟合算法模块
• 5.5 NC 代码生成模块
• 5.6 程序验证
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢