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

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)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(jī)器人和計(jì)算機(jī)集成制造25 200973 - 80一個(gè)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(jī)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(gè)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(gè)控制器的數(shù)控銑床，對于旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)特別有用。方案可以提供較高的精度，其中銑機(jī)是通過利用數(shù)控插補(bǔ)算法 實(shí)現(xiàn)的，外表質(zhì)量控制，是通過粗加工和精加工來實(shí)現(xiàn)，整個(gè)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(yàn)驗(yàn)證所產(chǎn)生的刀具路徑來實(shí)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(jī)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(gè)指令被預(yù)先

3、設(shè)定并永久存儲(chǔ)的集機(jī)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(shí)間，并簡化了整個(gè)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(gè)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(gè)封閉的邊界內(nèi)的平面工件外表到一個(gè)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(dòng) 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。現(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(diǎn)，因?yàn)閮烧呤褂梅指罴夹g(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(yùn)動(dòng)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(jī)的加速度和

5、減速，降低加工精度和加工時(shí)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(diǎn)實(shí)時(shí)插補(bǔ)。擬議的實(shí)時(shí)插補(bǔ)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(jī)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(yùn)動(dòng)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(gè)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(gè)點(diǎn)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(gè)應(yīng) 用實(shí)施施工作業(yè)。這

6、些行動(dòng)旨在實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)增量步控制，自動(dòng)誤差控制和沿切線最大提前。 最后，該方法的特點(diǎn)是它的簡單，因?yàn)檎麄€(gè)加工任務(wù)可以在一個(gè)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(gè)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(shí)際應(yīng)用是一個(gè)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(shí)施 問題和模擬測試，包括刀具路徑規(guī)劃，仿真實(shí)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?yàn)樗脕順?gòu)造曲線看起來像一個(gè)蜘蛛。實(shí)際上，一 個(gè)外旋輪線是曲線追查的一點(diǎn)連接到一個(gè)圓的半徑旋轉(zhuǎn)外面的一個(gè)固定的圓的半徑，在點(diǎn)在距離小時(shí)從中心的外圓圖 2。一個(gè)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(jī)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(jī)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(jī)外旋輪線形型腔，為上述發(fā)動(dòng)機(jī) 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(gè)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(gè)圈，這將使發(fā)動(dòng)機(jī)將有一個(gè)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(huì)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?yàn)樗麄儧]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(gè)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(jì)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(gè)加工外旋輪線形型腔，可旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)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(gè)外旋輪線曲線一個(gè)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?yàn)檫@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(gè)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(diǎn)跟蹤問題7。制定插值算法演示在此

10、情況下的實(shí)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(gè)分析實(shí)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(gè)單位長度等于步長。一些可能的步驟，在每個(gè)點(diǎn)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(gè)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(shí)間，它滿足 了接近偏移標(biāo)準(zhǔn)。接近標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，需要使用感應(yīng)功能，在附近的PI提供了一個(gè)衡量接近偏移。一個(gè)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(shí)增加絕對的距離從偏移量增加。因?yàn)檫x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(gè)僵化的方式。因此，偏移量是用 來作為一個(gè)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(gè)候選量的位置誤差的一個(gè)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(gè)約束優(yōu)化問題(4a)一個(gè)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(gè)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(gè)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(bǔ)充的限制要求，至少有一個(gè)必須是非零的。一旦確定一個(gè)最優(yōu)的偏移量，在正常條件是由投擲一個(gè)正常的新點(diǎn)Pi+仁Pi+dP上升到外旋輪線曲線，找到下一個(gè)點(diǎn) pi+1。這一點(diǎn)是通過解決正規(guī)性條件計(jì)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(gè)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(diǎn),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(shí)出現(xiàn)在式4(b)中。而且，如果dX系數(shù)(是一樣的符號(hào),dy系數(shù)必然有相反的符號(hào),反之亦然。它被證實(shí)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(gè)流程圖的實(shí)時(shí)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(shí)施插補(bǔ)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(shí)間延遲相關(guān)的每一步。因?yàn)檫B續(xù)刀具接觸點(diǎn)準(zhǔn)確計(jì)算其所需延遲時(shí)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(shí)器中斷時(shí)，所產(chǎn)生的延遲失效。中央處理器利用程序延遲計(jì)算下一步，然后送到電動(dòng)機(jī)中斷服務(wù)程序(ISR)。這個(gè)過程運(yùn)作良 好,與兩個(gè)步驟和伺服電機(jī)。在第一例中，那個(gè)命令被直接送到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，而在 伺服時(shí)上下計(jì)數(shù)器是通常用于每臺(tái)電機(jī)積累的差異

15、，形成了電機(jī)步的計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)和反 應(yīng)由各該編碼器。這種差異，代表了瞬時(shí)電動(dòng)機(jī)位置誤差，是轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，并輸入到 電機(jī)驅(qū)動(dòng)。4 執(zhí)行問題和模擬試驗(yàn)4.1偏移量生成試驗(yàn)驗(yàn)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(gè)測試偏移的具體外旋輪線產(chǎn)生的插補(bǔ)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(gè)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(gè)功能的步數(shù)。根本上，它明確了自動(dòng) 誤差限幅特性的軌跡跟蹤方法，后果

16、的事實(shí)，在每個(gè)迭代步驟，選擇矢量總是點(diǎn)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(gè)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(gè)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(gè)模式的刀具路徑在一個(gè)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(gè)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(gè)刀具路徑加工轉(zhuǎn)子型腔包括以下步驟圖81這個(gè)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(gè)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(gè)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(yùn)動(dòng)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(gè)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(gè)非常小的數(shù)額在幾毫米，然后執(zhí)行第一偏移運(yùn)動(dòng)沿邊界 曲線。在這第一個(gè)路徑算法，除了運(yùn)動(dòng)的一代，也計(jì)算最大不同的刀具中心從起始點(diǎn)在X線和Y軸?；谶@些原因和刀具半徑，該程序確定的開始和完畢點(diǎn)的一個(gè)或更多，如果需要，平行的直線運(yùn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)，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(gè)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(jià)值。在這一點(diǎn)上，該工具返回原籍，重復(fù)這個(gè)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(gè)水平層的圖該數(shù)控機(jī)床操作工具是由一個(gè)控制程序編寫的 G代碼編程語言稱為計(jì)劃的一局部。計(jì)劃的一局部包含一個(gè)命令語句序列，稱為塊，指定詳細(xì)的刀具運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床，機(jī)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(gè)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(yùn)動(dòng)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(shí)針旋轉(zhuǎn)M03在800轉(zhuǎn)/s。每條編碼以外，有一個(gè)獨(dú)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(gè)指令，命名為準(zhǔn)備功能代碼，定義一個(gè) 類或一個(gè)運(yùn)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(shí)時(shí)插補(bǔ)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(gè)數(shù)控控制器 19 在特定G旨令。更特別的是，整個(gè)加工的任務(wù)是制定一個(gè)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(jī)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(gè)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(shí)際運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(gè)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(gè)制造方法。該方法包括粗加工和精加工刀具 軌跡的實(shí)時(shí)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(bǔ)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