基于Cimatron的并联机床后置处理系统研究与实现

论文摘要

并联机床是集机构学、机器人技术、数控技术等于一体的全新构型数控机床,与传统的串联机床相比,有其独特的优点。5UPS/PRPU作为一种新型五自由度并联机床,可以实现空间任何复杂曲面的加工。本文从并联机床的应用角度出发,开发基于Cimatron的并联机床后置处理系统,对零件刀具轨迹文件的后置处理以及生成并联机床可以识别的代码等问题进行了研究。解决了并联机床空间复杂曲面编程的问题,提高了编程效率,使并联机床安全可靠且高效地工作。主要研究内容如下:根据已有的并联机床的运动模型,介绍了动平台姿态的描述方法,分析了并联机床的数控加工特性和并联机床加工的工艺特点。阐述了面向并联机床刀具轨迹的插补、刀位数据变换、刀位数据分解、由刀位数据计算杆长、驱动杆速度计算和校验、各种干涉校验等并联机床后置处理算法。阐述了5-UPS/PRPU并联机床后置处理器的设计原则和功能,研究了Cimatron的后置处理器和并联机床的后置处理系统的功能和结构。并提出了面向5-UPS/PRPU并联机床后置处理系统软件的总体结构,给出了系统软件的信息流程。用Visual Basic语言开发了基于Cimatron的并联机床后置处理系统。用曲面加工的Adams仿真,验证了后置处理器的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 并联机床的发展状况
• 1.1.1 并联机床的优点
• 1.1.2 并联机床的研究现状
• 1.1.3 并联机床发展中存在的问题
• 1.1.4 并联机床的发展趋势
• 1.2 后置处理的发展状况
• 1.2.1 后置处理简介
• 1.2.2 后置处理技术的起源
• 1.2.3 后置处理系统现状
• 1.2.4 后置处理面临的问题
• 1.2.5 后置处理技术发展趋势
• 1.3 课题的意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 并联机床运动学及加工特性分析
• 2.1 概述
• 2.2 并联机床机构型式与自由度分析
• 2.2.1 并联机床的结构型式
• 2.2.2 并联机床的自由度
• 2.3 5-UPS/PRPU 并联机床运动学分析
• 2.3.1 PRPU 约束分支运动学分析
• 2.3.2 反解分析
• 2.4 5-UPS/PRPU 并联机床的工作空间表示
• 2.4.1 灵活刀具倾斜角与灵活工作空间
• 2.4.2 并联机床工作空间的降维描述
• 2.4.3 并联机床约束情况
• 2.4.4 工作空间的三维表示
• 2.5 5-UPS/PRPU 并联机床的加工坐标系
• 2.5.1 机床坐标系
• 2.5.2 工件坐标系
• 2.6 本章小结
• 第3章 并联机床后置处理系统
• 3.1 概述
• 3.2 并联机床后置处理器的设计功能和结构
• 3.2.1 并联机床后置处理器的设计原则
• 3.2.2 并联机床后置处理器的功能
• 3.2.3 并联机床后置处理器的结构
• 3.3 并联机床后置处理过程
• 3.4 本章小结
• 第4章 并联机床后置处理的关键算法
• 4.1 概述
• 4.2 并联机床刀具轨迹插补
• 4.2.1 直线插补
• 4.2.2 圆弧插补
• 4.3 工件坐标系定位
• 4.3.1 工件的定位原则
• 4.3.2 工件坐标系的定位
• 4.3.3 5-UPS/PRPU 并联机床工件坐标系的定位算法
• 4.4 坐标变换
• 4.5 由刀位数据计算杆长
• 4.6 干涉校验
• 4.6.1 驱动杆速度校验
• 4.6.2 杆长校验
• 4.6.3 虎克铰转角校验
• 4.6.4 球铰干涉校验
• 4.6.5 动平台倾斜角校验
• 4.7 本章小结
• 第5章 基于CimatronE 的后置处理
• 5.1 概述
• 5.2 CimatronE 软件介绍
• 5.3 CimatronE 数控编程
• 5.3.1 CimatronE 软件五角星零件造型
• 5.3.2 CimatronE 软件五轴数控编程
• 5.4 CimatronE 两种后置处理工具的功能特点
• 5.5 并联机床后置处理系统软件的信息流程
• 5.6 面向5-UPS/PRPU 并联机床后置处理系统软件开发
• 5.7 数控加工过程仿真
• 5.7.1 几何实体建模
• 5.7.2 运动学仿真模块
• 5.7.3 仿真实现
• 5.8 数控加工实验
• 5.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介