面向并联机床数控编程技术的研究

【摘要】：并联机床是并联机构学、数控技术和计算机控制技术在数控机床领域的创造性应用,它相对于传统数控机床具有诸多优点,适合加工复杂曲面零件。 本文以开发面向5-UPS/PRPU并联机床CAD/CAM集成系统和研究并联机构分析新方法的实施过程作为主要研究内容。系统分析了面向5-UPS/PRPU并联机床的CAD/CAM集成系统体系结构、后置处理技术、工件坐标系定位算法、快速干涉检验算法、数控加工仿真技术和并联机构分析新方法等问题,并做了加工实验。目的是一方面解决并联机床数控加工编程的关键技术,实现5-UPS/PRPU并联机床对零件(尤其是复杂曲面零件)的数控加工,推动并联机床的产业化和实用化;另一方面是寻求一种分析并联机构的简便、快捷的新方法,为并联机构分析提供有效的工具。内容如下: 提出了面向5-UPS/PRPU并联机床CAD/CAM集成系统软件的总体结构,给出了系统软件的信息流程;对该集成系统软件进行了模块划分,并阐述了各模块的功能和实现方法。 采用一种铣刀的通用模型进行刀位计算,导出了五坐标曲面加工的通用刀位计算公式;对5-UPS/PRPU并联机床和刀具双摆动5坐标机床( A? B)进行了详细的运动分析,得出并联机床动平台两个可变化的姿态角具有与刀具双摆动5坐标机床( A? B)中两个摆动转角相同的性质。 阐述了5-UPS/PRPU并联机床后置处理器的设计原则和功能,该后置处理器的结构和后置处理过程;研究了后置处理过程中的关键问题,并给出了相应问题的具体算法;用曲面加工的计算机仿真,验证了后置处理器的正确性。 阐述了并联机床工件坐标系定位的重要性及其原则;通过对并联机床灵巧度评价指标的分析,提出了综合灵巧度系数和综合灵巧度的概念,介绍了综合灵巧度在5-UPS/PRPU并联机床轨迹规划中的应用;把5-UPS/PRPU并联机床工件坐标系的定位问题归结为在满足工作空间的前提下,对刀位文件综合灵巧度的优化,并利用复合形法对这个优化问题进行了求解,得到定位矢量;结合一个曲面定位的具体实例,给出了算法验证。