数控火焰切割机的割缝补偿研究

论文摘要

数控系统中割缝补偿（即刀具补偿）加工工艺模块是数控系统软件中一个重要的功能模块。它是指加工过程中刀具轨迹的规划、刀具几何参数的补偿以及加工逻辑的设计。因此在实际加工中合理掌握刀具补偿方法、灵活应用刀具补偿功能、合理设置刀具补偿值是保证加工精度高、质量稳定的重要因素。本文在叙述了数控火焰切割机技术的发展历史、国内外的研究动态以及未来的发展趋势的前提下,结合本课题的研究现状,制定了数控系统中刀具补偿程序的实现方案,并在Windows平台上用Visual C++编写了该程序,通过模拟加工过程,验证刀具补偿的正确性。本文包括以下三个部分：一是运用平面解析几何的数学思想来解决数控火焰切割机系统中有关刀具半径补偿加工的问题。利用三角函数的关系推导出在平面内直线与直线、直线与圆弧以及圆弧与圆弧的交点计算公式,从而方便了刀具轨迹的各种转接情况的处理。二是分析了刀具长度补偿的原理及偏置参数的设置,并且与刀具半径补偿进行了比较,提出了其相似之处及本质区别。三是刀具半径补偿的设计与仿真。按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数,数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。刀具半径补偿的方法关键在于确定刀具坐标的位置和所要求的工作点之间的关系。本文在介绍了刀具半径补偿的分类、基本概念以及刀具轨迹各种转接的基础上,详细分析了常见的刀具半径补偿算法,并使用平面解析几何的思想和C刀补算法设计了刀具半径补偿加工工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 数控火焰切割机
• 1.3 国内外数控火焰切割机系统的研究状况
• 1.3.1 国外数控火焰切割机系统现状
• 1.3.2 国内数控火焰切割机系统现状
• 1.4 数控技术发展趋势
• 1.5 课题的提出、目的及意义
• 1.6 论文研究内容和组织结构
• 1.6.1 论文研究内容
• 1.6.2 论文组织结构
• 第2章 数控火焰切割机系统体系结构
• 2.1 计算机数控系统
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 CNC系统的组成
• 2.1.3 CNC系统的工作过程
• 2.2 数控火焰切割机系统的硬件结构
• 2.3 数控火焰切割机系统的软件结构
• 2.3.1 数控火焰切割机系统软件结构特点
• 2.3.2 数控火焰切割机系统软件结构
• 第3章 刀具补偿加工设计原理
• 3.1 刀具长度补偿
• 3.2 刀具半径补偿
• 3.2.1 刀具半径补偿的基本概念
• 3.2.2 刀具半径补偿的分类
• 第4章 刀具半径补偿方法的研究与实现
• 4.1 C刀具半径补偿算法
• 4.1.1 C刀具半径补偿常见算法
• 4.1.2 C刀补算法比较
• 4.1.3 C刀补算法的改进
• 4.2 刀补转接点的计算
• 4.2.1 缩短型转接计算
• 4.2.2 伸长型转接计算
• 4.2.3 插入型转接计算
• 4.2.4 临界点计算
• 4.3 刀具半径过切削现象及解决办法
• 4.4 C刀具半径补偿算法的实现
• 4.4.1 开发语言和工具简介
• 4.4.2 相关数据结构定义
• 4.4.3 C刀具半径补偿算法流程
• 4.4.4 C刀补算法的具体验证
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文