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《合肥工业大学》 2004年
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双刀车削数控编程技术研究

王乾廷  
【摘要】: 双刀车削加工采用两把刀同时切削,可以缩短工时,提高生产效率,在批量生产中得到广泛应用,但数控程序编制较困难。本文利用计算机辅助技术,建立了双刀数控车削自动编程系统,完成了双刀车削零件造型、加工工艺规划、刀位数据计算、NC代码生成和加工过程仿真等任务。主要研究内容如下: 1.综述国内外数控技术现状。将数控系统从结构形式上分为5种类型,阐述它们的结构特点和功能特点。从性能、功能、体系结构等方面阐述数控技术的发展趋势,并论述国内外数控编程技术和数控加工仿真技术现状,分析双刀数控车削编程的关键技术。 2.阐述数控编程的步骤与和手工编程、联机编程和自动编程等编程方法的特点和适用范围。 3.研究数控加工模型的渐进式建立方法。按信息内容将数控加工模型分为产品模型、工艺过程模型和生产工具模型。在产品集成模型的基础上,采用扩展数据段将工艺过程模型和生产工具模型追加到产品模型的建模方法。该方法考虑了制造设备和加工工艺的变化,包含了数控编程所需的信息。 4.研究双刀同时加工的工艺规划方法。首先阐述双刀同时加工工艺规划的目的、任务、要求和左右刀架加工任务的分配原则;然后研究切入段、切削段和切出段的规划方法以及切削用量的确定方法,其中重点研究大散差回转体零件加工余量在线测量目的、原理和方法。阐述单个工步数据的存储方法、工步间的数据存储方法和工步数据的集成存储方法。 5.研究刀位数据计算方法和NC代码生成算法。阐述ISO标准刀位轨迹的格式和双刀同时切削的刀位数据格式,并研究不具备刀具半径补偿功能的数控机床编程时的刀位轨迹计算方法,对刀具中心轨迹不连续、相邻刀具中心轨迹相交点过远以及可能出现过切等情况作了相应的处理,并阐述刀位编辑方法和后置处理流程。 6.研究了双刀数控车削仿真技术。首先研究加工过程仿真的数学基础,然后定义数控加工仿真系统的集合结构及时间集、输入集、输出集等概念,建立加工仿真的层次结构和逻辑结构,阐述双刀车削仿真系统的静态模型和动态模型建立方法,分析刀具扫描体和旋转部件扫描体的建立方法及其微分几何性质;研究NC代码解读技术和双刀加工时间段递归子分划技术,为驱动各仿真单元作数据准备;通过讨论后刀面和工件表面交线的存在性判断刀具后刀面与工件间是否干涉,通过求多边形的交集判断刀架与刀架是否干涉。最后对切削加工物理仿真的意义、内容和水平作了探讨。
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