数控铣床模具加工误差的建模与补偿

论文摘要

本文采用长光栅测量法对数控铣床定位误差进行测定，数据处理采用Mallat算法，对数控铣床进给伺服系统进行了导轨运动特性分析、滚珠丝杠的运动学分析、振动分析及热对机床的作用分析等，建立了进给系统机械传动动力学模型、驱动电机模型、刚度模型、控制模型和多元线性回归模型等。以包含直线、圆弧和其它曲线段的轮廓为对象，详细研究了二维轮廓偏置与过渡处理的算法。本文采用MATLAB语言编制开发了“模具二维轮廓铣削加工刀具轨迹生成系统”，该系统编制了轮廓线段的偏置与过渡处理程序、干涉检验与处理程序，生成了数控加工代码，设计了图形用户界面，实现了刀具轨迹的可视化。本系统在模具加工车间使用，按实际使用的刀具半径进行编程，直接在机床外部计算出无干涉的加工轨迹，加工时不用引入刀具半径补偿，避免了加工干涉。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 数控机床及数控技术概述
• 1.1 数控机床
• 1.1.1 数控机床及其发展
• 1.1.2 数控机床发展趋势
• 1.1.3 新一代数控加工工艺与装备
• 1.2 数控系统
• 1.2.1 数控系统发展阶段
• 1.2.2 国外数控系统技术发展的总体发展趋势
• 1.3 我国数控系统的发展
• 1.3.1 发展过程
• 1.3.2 现状
• 第二章 数控铣床定位误差的测定及数据处理
• 2.1 数控铣床定位误差的测定
• 2.1.1 长光栅测量法原理
• 2.1.2 光栅尺测量结构图
• 2.2 数据处理算法
• 2.2.1 算法的选择
• 2.2.2 应用小波算法处理数据
• 2.3 数据处理
• 第三章 数控铣床加工误差的分析与建模
• 3.1 典型数控铣床进给伺服系统结构
• 3.2 进给系统中导轨运动特性的分析
• 3.2.1 爬行分析
• 3.2.2 导轨摩擦特性分析与改进
• 3.3 进给系统中滚珠丝杠的运动学分析
• 3.3.1 进给系统轴向刚度计算
• 3.3.2 摩擦的影响
• 3.4 机床进给系统数学模型
• 3.4.1 进给系统机械传动动力学模型
• 3.4.2 驱动电机模型
• 3.4.3 刚度模型
• 3.4.4 进给系统结构
• 3.5 数字式伺服进给系统控制模型
• 3.6 振动分析
• 3.6.1 振源分析
• 3.6.2 动力学模型的建立
• 3.7 热对机床的作用分析
• 3.7.1 多变量模型
• 3.7.2 多元线性回归模型（MVLR）
• 3.7.3 MVLR建模
• 3.7.4 温度和热变形测量
• 第四章 模具轮廓铣削加工刀具轨迹生成的算法
• 4.1 轮廓的预处理
• 4.1.1 非圆曲线段的离散逼近
• 4.1.2 离散段的排序处理
• 4.2 偏置轮廓的生成方法
• 4.2.1 轮廓凸凹结点的判别
• 4.2.2 直线偏置线段的生成
• 4.2.3 圆弧偏置线段的生成
• 4.3 相邻轮廓的过渡处理方法
• 4.3.1 凸结点的过渡处理
• 4.3.2 凹结点的过渡处理
• 4.3.3 平结点的过渡处理
• 4.4 整体干涉的检测处理方法
• 4.4.1 偏置轮廓的相交检验与环分解
• 4.4.2 偏置环的有效性判别
• 4.5 本章小结
• 第五章 轮廓铣削加工刀具轨迹生成系统程序设计
• 5.1 编程环境与编程语言
• 5.1.1 编程语言的选择
• 5.1.2 MATLAB语言的编程特点
• 5.2 模具轮廓数据的读取与处理
• 5.2.1 轮廓数据文件的格式
• 5.2.2 数据处理方法
• 5.3 轮廓线段的偏置与过渡处理程序实现
• 5.3.1 轮廓线段的偏置处理
• 5.3.2 偏置轮廓的过渡处理
• 5.4 干涉检验与数控加工代码的生成
• 5.4.1 干涉检验与处理的程序实现
• 5.4.2 数控加工代码的生成
• 5.5 图形用户界面制作及刀具轨迹的可视化
• 5.5.1 图形用户界面的设计
• 5.5.2 刀具轨迹的可视化
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 本论文所完成的主要工作内容
• 6.2 取得的研究成果及创新点
• 6.3 缺点与不足
• 致谢
• 参考文献