畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯一個外旋輪線專用的固定循環(huán)數(shù)控銑床

1、畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯學(xué) 院：機械工程學(xué)院專 業(yè)：機械設(shè)計制造與其自動化夕卜文出處：Robotics and puter-IntegratedManu facturi ng 25 (2009) 73-80附 件：1.外文資料翻譯譯文： 2.外文原文。指導(dǎo)教師評語：簽名：年 月日附件1:外文資料翻譯譯文科學(xué)指南機器人和計算機集成制造25 200973 - 80一個外旋輪線專用的固定循環(huán)數(shù)控銃床Sotiris L. Omirou a ,Andreas C. Nearchou b弗雷德里克大學(xué)機械工程系, 尼科西亞，塞浦路斯，塞浦路斯一一希臘帕特雷大學(xué)工商管理系發(fā)表于2006年9月20日，修改

2、更新從2007年7月23日到2007年9月10日。摘要提出了一個加工外旋輪線邊界的特定的銑床組策略，該方法適用于被集成到一個控制器的數(shù)控銑床，對于旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃發(fā)動機汪克爾，旋轉(zhuǎn)活塞泵和一般外旋輪線形外 殼的加工設(shè)計特別有用。方案可以提供較高的精度，其中銑機是通過利用數(shù)控插補算法 實現(xiàn)的，外表質(zhì)量控制，是通過粗加工和精加工來實現(xiàn)，整個加工任務(wù)可以被編程在一 塊。最后，該方法的有效性通過仿真試驗驗證所產(chǎn)生的刀具路徑來實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：數(shù)控;程序加工；刀具路徑生成；偏移曲線；外旋輪線1介紹智能周期提供了一種數(shù)控機床來完成重復(fù)使用的G/M代碼語言的新的加工操作的編程方法。從本質(zhì)上講，智能周期是一個指令被預(yù)先

3、設(shè)定并永久存儲的集機控制器。它 們的使用，消除了許多編程的繁瑣需要，減少了編程時間，并簡化了整個編程過程。所 有數(shù)控加工控制是智能的，這些固定循環(huán)可以執(zhí)行一定的代碼，輸入任何所需的變量信 息。鉆，反鉆，深孔鉆或槽的加工是標(biāo)準(zhǔn)智能循環(huán)應(yīng)用的例子。然而，標(biāo)準(zhǔn)智能循環(huán)在 數(shù)量和能力有限，無法容納復(fù)雜的幾何形狀的日益增加的應(yīng)用需求。在加工一個外旋輪 線構(gòu)造特征的情況下，不能用標(biāo)準(zhǔn)智能循環(huán)處理。盡管有其重要的加工應(yīng)用，現(xiàn)代數(shù)控 系統(tǒng)仍缺乏類似的專用智能周期。型腔銑削材料取出一個封閉的邊界內(nèi)的平面工件外表到一個固定的深度圖1是一種常見的加工操作。長方形和圓形的型腔，是在現(xiàn)代的編程能力的型腔里發(fā)現(xiàn)智能周 期

4、的標(biāo)準(zhǔn)類型的數(shù)控系統(tǒng)。文學(xué)與自動 C型腔加工最近從研究人員的興趣增加。這種興 趣主要集中在它的島嶼不被刪除的材料的型腔，型腔與自由形式的型材和兩者的結(jié)合2345和6。這里考慮的情況下，不屬于任何上述類型的型腔?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)處理類似的情況，通過參數(shù)化編程技術(shù)，或使用CAD CAM系統(tǒng)產(chǎn)生所需的刀具路徑。然而，這兩種解決方案提出了嚴(yán)重的缺點，因為兩者使用分割技術(shù)來生成所需的刀具路 徑。因此，他們首先近似的一系列短段線和圓弧的邊界曲線的幾何形狀，然后利用現(xiàn)有 的直線和圓弧的運動命令開車沿著它們的偏移量工具。不可防止的是，這些議案的生成 與浩繁的局部方案導(dǎo)致連續(xù)不斷駕駛造成的進(jìn)給率的變化電機的加速度和

5、減速，降低加工精度和加工時間需要更多。圖1袖珍插圖本文之后，目前的研究工程師打算采取現(xiàn)代化的硬件功能的數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)勢，提出 了加工的型腔中指定的類型，它覆蓋了現(xiàn)有方法的缺點實時插補。擬議的實時插補產(chǎn)生 盡可能高的精度，其中原邊界的連續(xù)偏移型腔輪廓銑機是能力。加工精度得到應(yīng)用 的軌跡跟蹤的概念7，為駕駛沿線的外旋輪線偏移的工具。在運動中產(chǎn)生的概念一般 是適用8910 o在本文中，它的應(yīng)用是沿著偏移的外旋輪線在議案一代的背景說明。 而不是用一個確切的解析表達(dá)式或偏移的分段解析逼近，該方法使用分析的概念和定義的幾何屬性生成一個點上的軌跡的外旋輪線的偏移量的繼承，通過反復(fù)分析兩個應(yīng) 用實施施工作業(yè)。這

6、些行動旨在實現(xiàn)坐標(biāo)增量步控制，自動誤差控制和沿切線最大提前。 最后，該方法的特點是它的簡單，因為整個加工任務(wù)可以在一個單一的局部程序塊編程。 同樣的，圓形或長方形的型腔編程，用戶指定的墻壁和地板的幾何形狀的邊界曲線外 旋輪線，刀具半徑，浸入深度，總深度和津貼整理在一個塊。本文的其余局部組織如下：第二節(jié)的外旋輪線曲線和其實際應(yīng)用是一個簡要說明第 三演示，由相應(yīng)的調(diào)整，加工指定外旋輪線型腔的軌跡跟蹤概念的多功能性。局部分析 提出沿刀具路徑生成的軌跡跟蹤方法抵消的外旋輪線。 第四節(jié)的共同作用下標(biāo)題的實施 問題和模擬測試，包括刀具路徑規(guī)劃，仿真實例和新的固定循環(huán)編程局部。最后，第五 節(jié)總結(jié)本文的貢獻(xiàn)，

7、以制造過程。2。該外旋輪線的定義與應(yīng)用。阿爾布雷希特在他的作品“測量教學(xué)用圓規(guī)和直邊1525年第一次描述了外旋輪線曲線。他稱曲線“蜘蛛線是因為他用來構(gòu)造曲線看起來像一個蜘蛛。實際上，一 個外旋輪線是曲線追查的一點連接到一個圓的半徑旋轉(zhuǎn)外面的一個固定的圓的半徑，在點在距離小時從中心的外圓圖 2。一個外旋輪線的參數(shù)方程是: 其中的t參數(shù)變化X圍在0, 2n。今天，外旋輪線中可以找到重要的機械部件如齒輪與轉(zhuǎn)子齒廓，凸輪和外旋形式外 殼旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機的旋轉(zhuǎn)活塞泵。對于最后一種情況下，外旋輪線曲線指出，偏心軸的 轉(zhuǎn)子尖的痕跡后循環(huán)的路徑。本文的主要目的是展示機外旋輪線形型腔，為上述發(fā)動機 制造必要的操作的

8、有效方法。然而，由于該方法是基于對駕駛能力沿的外旋輪線曲線的 偏移刀具，它也可以被用于切割齒輪和凸輪與特定的配置文件。關(guān)于外旋輪線形外殼，應(yīng)該指出的是，并非所有形式的外旋輪線都可以使用各自的 應(yīng)用程序。邊界曲線圖3顯示了一個六外旋輪線形例如 R = 20毫米，R = 10毫米和h 值從0到10不等。H= 0的情況下畫出了一個圈，這將使發(fā)動機將有一個1的壓縮比。它似乎也很清楚，H= 10毫米的情況下是有用的，在尖會有相當(dāng)大的磨損。獲得的外旋 輪線形H>R是沒有任何用處，因為他們沒有形成適當(dāng)?shù)男颓唤缦?。最后，那些超過凹 陷的曲線將不履行一個特定外殼的邊界曲線的作用，因此，排除。在所有情況下，

9、選擇 適當(dāng)外旋輪線曲線，是在各自的房屋制造設(shè)計的重要方面；然而，它是目前的工作 X圍之外。本文件的內(nèi)容是提出一個加工外旋輪線形型腔，可旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機和旋轉(zhuǎn)活塞泵的 外殼使用的方法。-SO -40 丘口0204060x mm圖3六轉(zhuǎn)子半徑R=20毫米，r=10毫米和可變H3。偏移追蹤一個外旋輪線曲線一個準(zhǔn)確的加工需要考慮型腔沿邊界曲線的準(zhǔn)確偏移刀具路徑。因為這是外旋輪線的曲線，我們的興趣集中在議案一沿線的外旋輪線偏移。等距曲線的生成是一個根本的 和眾所周知的問題在 CAD / CAM和C加工111213 和14。在本文中，生成準(zhǔn)確的 外旋輪線沿偏移議案被視為 A位點跟蹤問題7。制定插值算法演示在此

10、情況下的實際 加工軌跡跟蹤概念的多功能性和有效性。該算法通過反復(fù)應(yīng)用兩個分析實施施工作業(yè)指 導(dǎo)刀具中心，保持密切接觸。在每次迭代中，候選集的步驟是代表的矢量表達(dá)式假設(shè)一個單位長度等于步長。一些可能的步驟，在每個點的數(shù)量是8圖4。最后結(jié)合不平等排除零為0值的dx，dy，這并不構(gòu)成了一個步驟最優(yōu)的步驟之一，其中最大的限度沿局部切 tdp圖4，而在同一時間，它滿足 了接近偏移標(biāo)準(zhǔn)。接近標(biāo)準(zhǔn)的實施，需要使用感應(yīng)功能，在附近的PI提供了一個衡量接近偏移。一個適宜的感應(yīng)功能是來自固定的偏移距離屬性(3a)p=(P-pi)2- d2=(X-xi )2+(Y-yi)2- d2,其中d是刀具半徑。請注意，偏移量

11、開始于9,同時增加絕對的距離從偏移量增加。因為選擇是有限的 這些規(guī)定的公式2，固定距離屬性不能應(yīng)用在一個僵化的方式。因此，偏移量是用 來作為一個微分接近措施。(3b) p=pXdX+pYdY=2(Xi-xi )dX+2(Yi-yi )dY,可開發(fā)的影響，給每個候選量的位置誤差的一個步驟。滿足鄰近要求，必須對偏移軌跡。在代數(shù)方面，它必須把偏移量的值趨于0。具體來說，它應(yīng)該給 p<0如果p>0并且如果 p<0,4 p>0 或 p>0, p<0。因此，如果是局部切向量，步驟的選擇是制定作為一個約束優(yōu)化問題(4a)一個更明確的配方可通過引入均衡器。2和3和表達(dá)的局部

12、切向量。為一個參數(shù)代表O=u(t), y=v(t), Ti=u ' , v ',所要解決的問題是(4b)Subject to (Xi-a1)dX+(Yl-v1)dY< >0.這是一個整數(shù)規(guī)劃問題中的變化素，dx, dy值的設(shè)定-1, 0, 1 ，與補充的限制要求，至少有一個必須是非零的。一旦確定一個最優(yōu)的偏移量，在正常條件是由投擲一個正常的新點Pi+仁Pi+dP上升到外旋輪線曲線，找到下一個點 pi+1。這一點是通過解決正規(guī)性條件計算的。(5a) T-(Pi + p)= 0對于偏移通過牛頓迭代法，利用pi開始迭代。對于一個參數(shù)化表示方法中，正常條 件下(5b)u (

13、t)( Xi+1- u(t)+ v (t)( Yi+1-v(t)=0利用t=ti+1求出ti，再利用pi+1=u(ti+1), v(ti+1)求出新點,新t可以活得用牛 頓迭代公式4-1 = tj耳以禺十一珥中+唄)巴麗一邇XX屮一誠訓(xùn)斗賓“丫如-賊呦一世OF -代審'正常的條件用(式(5 b)關(guān)系系數(shù)求得未知dX,進(jìn)一步利用(式(4 b)求dy,可以被理解為一中系數(shù)之間的關(guān)系。情緒智商。式(5 b)說明系數(shù)U ,v ',不能同時出現(xiàn)在式4(b)中。而且，如果dX系數(shù)(是一樣的符號,dy系數(shù)必然有相反的符號,反之亦然。它被證實15 (Papaioannou和Kiritsis,1

14、988),在二元整數(shù)規(guī)劃問題具有此種結(jié)構(gòu)、最優(yōu)解從而可以獲得一種簡單的檢查系數(shù)。一個流程圖的實時偏移插值圖5 所示外槍蜿住暴竄皺"上h T H具民寸-步嘯械序眩第E步幵妬圖5流程圖的實施插補的外旋輪線進(jìn)給速度控制進(jìn)給速度可以控制調(diào)節(jié)時間延遲相關(guān)的每一步。因為連續(xù)刀具接觸點準(zhǔn)確計算其所需延遲時間的步驟得到解決選擇步進(jìn)指令發(fā)出后，軟件系統(tǒng)測量 t定時器中斷時，所產(chǎn)生的延遲失效。中央處理器利用程序延遲計算下一步，然后送到電動機中斷服務(wù)程序(ISR)。這個過程運作良 好,與兩個步驟和伺服電機。在第一例中，那個命令被直接送到步進(jìn)電動機的驅(qū)動，而在 伺服時上下計數(shù)器是通常用于每臺電機積累的差異

15、，形成了電機步的計數(shù)脈沖計數(shù)和反 應(yīng)由各該編碼器。這種差異，代表了瞬時電動機位置誤差，是轉(zhuǎn)化為模擬信號，并輸入到 電機驅(qū)動。4 執(zhí)行問題和模擬試驗4.1偏移量生成試驗驗證方法的有效性和準(zhǔn)確性，提出的偏移插值沿轉(zhuǎn)子，代表外旋輪線曲線的選擇。 形式的這種曲線的定義是如下值的常系數(shù)。(8)因此，參數(shù)方程1的外旋輪線的形式(9)與偏導(dǎo)數(shù)(10)圖6顯示一個測試偏移的具體外旋輪線產(chǎn)生的插補程序的根底上開發(fā)的流程圖如圖4所示。偏移顯示對應(yīng)的偏移距離20毫米。一個步驟的尺寸為2毫米被指定的路徑看清楚 圖7說明了位置誤差正常的距離偏移，作為一個功能的步數(shù)。根本上，它明確了自動 誤差限幅特性的軌跡跟蹤方法，后果

16、的事實，在每個迭代步驟，選擇矢量總是點到另一 側(cè)的偏移，就當(dāng)前的位置。因此位置誤差有界的，可以很容易的控制步長的大小。200-r*”2001b>1*-200 -ISO 1000 SO150200K |mm|蒼俁陛離尺寸圖6測試一個外旋輪線偏移曲線圖7 .規(guī)刈勺位置誤差刀具路徑的描述和模擬測試第一階段一般來說,數(shù)控銑床或加工中心配備適宜的 平底銑刀是適合系統(tǒng)里的加工。一個流 行的加工方法去除型腔內(nèi)的材料，這也是目前采用的工作，是產(chǎn)生連續(xù)的工具偏移路徑 的原始邊界稱為輪廓加工16。偏置曲線之間的距離被稱為，必須讓跨距小于直徑的工 具來防止沒有加工位置。把型腔的深度，整個模式的刀具路徑在一個水

17、平層重復(fù)增加深 度直到全部達(dá)到的深度。提出通過聯(lián)合多種加工策略和一次精粗加工在每個水平層。另外,通過底板加工提供了底部的型腔。在這一框架內(nèi)，整個刀具路徑加工轉(zhuǎn)子型腔包括以下步驟圖81這個工具是預(yù)先起始的位置，在遠(yuǎn)處的中心P01以上的型腔里。2工具穿透工件在型腔中心和提出了第一個下跌的深度(P02)。3工具草擬出了型腔,從內(nèi)到外散發(fā),以增加余量(P04)考慮跨距系數(shù)為的工具直徑。4工具完成型腔墻(P04)。5這個過程將重復(fù)進(jìn)展,直到編制程序袋深度達(dá)到(P03),以地板加工余量P05考6工具完成底板的型腔7工具回到起始位置。鄉(xiāng)1iIi' 11'P02P03) 1rP04 rrrP0

18、5圖8加工轉(zhuǎn)子型腔上述措施的執(zhí)行需要使用的標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控系統(tǒng)的線性插值和提出的外旋輪線偏移發(fā)生器。雙內(nèi)插器構(gòu)成的主體運動發(fā)生器程序加工轉(zhuǎn)子的型腔。步驟1和2是完全由線性內(nèi)插。步驟3和4使用類型的插值消除材料在一個水平層。圖 9顯示仿真結(jié)果的步驟3和4邊界曲線圖所示是外旋輪線曲線出現(xiàn)在4.1局部。步驟3開始，和之后的工具已經(jīng)下降到第一深度，提出在x軸由一個非常小的數(shù)額在幾毫米，然后執(zhí)行第一偏移運動沿邊界 曲線。在這第一個路徑算法，除了運動的一代，也計算最大不同的刀具中心從起始點在X線和Y軸。基于這些原因和刀具半徑，該程序確定的開始和完畢點的一個或更多，如果需要，平行的直線運動。這些運動，未經(jīng)切割的材

19、料內(nèi)的第一偏移曲線被刪除。其余 的粗加工路徑生成一個跨距3 /刀具直徑4。步驟4完成水平層上偏移路徑確定的價值。在這一點上，該工具返回原籍，重復(fù)這個過程，直到滿型腔深度達(dá)到要求5步。最后,該工具完成底板的型腔在程序里，然后再返回到開頭和從那里的起始位置步驟6和7。圖9生成刀具路徑在一個水平層的圖該數(shù)控機床操作工具是由一個控制程序編寫的 G代碼編程語言稱為計劃的一局部。計劃的一局部包含一個命令語句序列，稱為塊，指定詳細(xì)的刀具運動被處決，和輔助操作例如，主軸/關(guān)閉，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度來實現(xiàn)數(shù)控機床，機床的指定局部。一塊是由詞。字符和數(shù)字的元素，構(gòu)成一個詞。例如，說明NIC GOI X200 Y30

20、0 2100 F2QG M03 5800由“ N10' , “ G01 , “X2O0 , “Y3O0' , “Z100，“ F200" , “ M03 , “ S8O0 等命令語句構(gòu)成N10運動需要的語令，從它的當(dāng)前的位置200，300，100丨線性G01 與進(jìn)給速度為200毫米/分鐘和主軸順時針旋轉(zhuǎn)M03在800轉(zhuǎn)/s。每條編碼以外，有一個獨特的功能。Gffi Mt很多功能取決于以下兩位數(shù)。這些功能 已根本規(guī)X,俗稱“G和代M'。一般來說，一個指令，命名為準(zhǔn)備功能代碼，定義一個 類或一個運作模式，而M代碼，命名為綜合功能代碼，打開/關(guān)閉各種操作例如，冷卻

21、劑流量，主軸，等。必須指出的是，并非所有可能的代碼數(shù)量分配，這意味著控制系 統(tǒng)制造商可以利用這些剩余的為任何目的，他們希望。新的數(shù)控編程能力的目的。pythagorean-hodograph曲線曲面實時插補17和18 具有代表性的例子，這種新 的編程能力。在這些作品中，作者，除了介紹新的數(shù)控插值，提出 G指令執(zhí)行各自的插 值。同樣，罐頭周期提出了可能被嵌入在一個數(shù)控控制器 19 在特定G旨令。更特別的是，整個加工的任務(wù)是制定一個加工循環(huán)歸因G弋碼和局部通過聲明的介紹形式：G65 P01 xx P02 xx P03 xx P04i sex P05 xx P06xx?q xx P07 xx P08

22、 xx在那里，G65選擇機械加工為一體的轉(zhuǎn)子型腔，P01P07參數(shù)指定如下：P 01 -定義的起始位置距離毫米以上的型腔上方P02-暴跌的深度毫米P03-滿型腔深度毫米P04-墻壁和加工余量毫米P.05 -地板加工余量毫米P06-定義形式的邊界曲線R、r和hP07 -刀具直徑毫米P08 -進(jìn)給毫米圖10顯示了一個完整的仿真測試的一種轉(zhuǎn)子型腔與平端磨，16毫米。描述刀具中心軌跡是由實際運動生成程序。命令塊局部采用程序如下：G65 T01 2 P02 5 P03 12 P04 2 P05 2 P06 80, 4,25 P07 16 POS 200根據(jù)上述命令塊，型腔與轉(zhuǎn)子邊界曲線的定義的常數(shù)R =80毫米，r=40毫米，h=25毫米加工是在三層水平墻加工余量為 2毫米。頂面視為0級，第一材料層被切除深度5 毫米，第二層切除10毫米和底部層切除12毫米。未經(jīng)切割的第一偏移曲線內(nèi)的材料通 過三直線運動去除，編程的 BLU設(shè)置等于0.5毫米。圖10生成的刀具路徑說明，從開始到完畢的一個轉(zhuǎn)子型腔加工的一組特定的型腔與轉(zhuǎn)子的邊界是一個制造方法。該方法包括粗加工和精加工刀具 軌跡的實時算法，插值和刀具偏移。該切割加工產(chǎn)生的戰(zhàn)略描述轉(zhuǎn)化成數(shù)控代碼編程的 數(shù)控銑床，采用適當(dāng)?shù)能浖逖a方法。模擬的結(jié)果充分得到證明，這明確邊界軌跡概念 產(chǎn)生偏移的外旋輪線與其能力的