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《东北林业大学》 2010年
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木制楼梯扶手弯头数控加工的关键技术研究

夏广岚  
【摘要】:随着经济建设的迅速发展和人民生活水平的不断提高,人类对回归自然和环境质量的要求也越来越高,木质楼梯扶手弯头以其木材独有的天然性、质感好、强重比高、保温性、电绝缘性、可加工性、装饰性等特性越来越占据着楼梯扶手弯头的更多市场份额。木制楼梯行业存在着巨大的发展空间,但由于受木制楼梯扶手弯头加工技术的限制,它只能作为一种高档装饰消费品,在部分高档建筑中应用。提高木制楼梯扶手弯头的生产率,降低生产成本是决定木制楼梯扶手发展和应用的关键,而加工方法直接影响生产率和成本,因此木制楼梯扶手的应用和发展关键在于木制楼梯扶手弯头的加工方法。本文针对木制楼梯扶手弯头数控加工方法的关键技术进行了研究,解决了木制楼梯扶手弯头加工生产率低,加工质量难以保证的问题,促进了木制楼梯扶手弯头行业的发展,提高了我国人民楼梯扶手的消费水平。 本文以典型的空间楼梯扶手弯头为研究对象,采用数学建模方法,建立了通用的木制楼梯扶手弯头端面截面的数学模型及木制楼梯扶手弯头端面截面空间轮廓曲线的数学模型,改变数学模型中的参数,可以得到不同形状的木制楼梯扶手弯头曲面造型。同时利用UG这一工业设计软件对木制楼梯扶手弯头端面截面的数学模型、木制楼梯扶手弯头端面截面空间轮廓曲线的数学模型以及由数学模型创建的三维实体仿真模型进行仿真验证。 对于木制楼梯扶手弯头数控加工质量方面,详细分析了产生数控加工误差的因素,并针对各误差因素提出了相应解决方法和途径。在木制楼梯扶手弯头转接圆弧处的加工部分,为避免出现过切或欠切现象,给出了相应的解决措施,若过切或欠切在所允许的误差范围内,提出了利用插补算法沿X轴和Z轴调整成型铣刀刀位点的方法,保证了木制楼梯扶手弯头的曲线轮廓形状和加工精度。 通过对木制楼梯扶手弯头零件的工艺分析,确定了木制楼梯扶手弯头的数控加工方案,采用普通三轴联动数控加工铣床与木制楼梯扶手弯头专用夹具配套使用的方法,构成四轴三联动专用数控加工机床,并对四轴三联动专用数控加工机床各组成部分进行设计。以虚拟样机技术为基础,对加工木制楼梯扶手弯头带凹槽底面的专用夹具进行运动学分析及仿真测试与评估,检验专用夹具设计的合理性,为物理样机的制造提供依据。 采用以可编程运动控制器为核心结构,建立了基于运动控制器的开放式进给伺服驱动系统的硬件平台,进行了木制楼梯扶手弯头带凹槽底面的加工实验,实验结果表明,研制的加工系统性能稳定、经济技术指标较高,完全满足楼梯扶手弯头的数控加工要求,为进一步设计和开发完整的木制楼梯扶手弯头数控加工系统提供了指导。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TS65

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