毕业设计外文资料翻译一个外旋轮线专用的固定循环数控铣床

1、毕业设计(论文)外文资料翻译学 院：机械工程学院专 业：机械设计制造与其自动化夕卜文出处：Robotics and puter-IntegratedManu facturi ng 25 (2009) 73-80附 件：1.外文资料翻译译文： 2.外文原文。指导教师评语：签名：年 月日附件1:外文资料翻译译文科学指南机器人和计算机集成制造25 200973 - 80一个外旋轮线专用的固定循环数控铳床Sotiris L. Omirou a ,Andreas C. Nearchou b弗雷德里克大学机械工程系, 尼科西亚，塞浦路斯，塞浦路斯一一希腊帕特雷大学工商管理系发表于2006年9月20日，修改

2、更新从2007年7月23日到2007年9月10日。摘要提出了一个加工外旋轮线边界的特定的铣床组策略，该方法适用于被集成到一个控制器的数控铣床，对于旋转式内燃发动机汪克尔，旋转活塞泵和一般外旋轮线形外 壳的加工设计特别有用。方案可以提供较高的精度，其中铣机是通过利用数控插补算法 实现的，外表质量控制，是通过粗加工和精加工来实现，整个加工任务可以被编程在一 块。最后，该方法的有效性通过仿真试验验证所产生的刀具路径来实现。关键词：数控;程序加工；刀具路径生成；偏移曲线；外旋轮线1介绍智能周期提供了一种数控机床来完成重复使用的G/M代码语言的新的加工操作的编程方法。从本质上讲，智能周期是一个指令被预先

3、设定并永久存储的集机控制器。它 们的使用，消除了许多编程的繁琐需要，减少了编程时间，并简化了整个编程过程。所 有数控加工控制是智能的，这些固定循环可以执行一定的代码，输入任何所需的变量信 息。钻，反钻，深孔钻或槽的加工是标准智能循环应用的例子。然而，标准智能循环在 数量和能力有限，无法容纳复杂的几何形状的日益增加的应用需求。在加工一个外旋轮 线构造特征的情况下，不能用标准智能循环处理。尽管有其重要的加工应用，现代数控 系统仍缺乏类似的专用智能周期。型腔铣削材料取出一个封闭的边界内的平面工件外表到一个固定的深度图1是一种常见的加工操作。长方形和圆形的型腔，是在现代的编程能力的型腔里发现智能周 期

4、的标准类型的数控系统。文学与自动 C型腔加工最近从研究人员的兴趣增加。这种兴 趣主要集中在它的岛屿不被删除的材料的型腔，型腔与自由形式的型材和两者的结合2345和6。这里考虑的情况下，不属于任何上述类型的型腔。现代数控系统处理类似的情况，通过参数化编程技术，或使用CAD CAM系统产生所需的刀具路径。然而，这两种解决方案提出了严重的缺点，因为两者使用分割技术来生成所需的刀具路 径。因此，他们首先近似的一系列短段线和圆弧的边界曲线的几何形状，然后利用现有 的直线和圆弧的运动命令开车沿着它们的偏移量工具。不可防止的是，这些议案的生成 与浩繁的局部方案导致连续不断驾驶造成的进给率的变化电机的加速度和

5、减速，降低加工精度和加工时间需要更多。图1袖珍插图本文之后，目前的研究工程师打算采取现代化的硬件功能的数控系统的优势，提出 了加工的型腔中指定的类型，它覆盖了现有方法的缺点实时插补。拟议的实时插补产生 尽可能高的精度，其中原边界的连续偏移型腔轮廓铣机是能力。加工精度得到应用 的轨迹跟踪的概念7，为驾驶沿线的外旋轮线偏移的工具。在运动中产生的概念一般 是适用8910 o在本文中，它的应用是沿着偏移的外旋轮线在议案一代的背景说明。 而不是用一个确切的解析表达式或偏移的分段解析逼近，该方法使用分析的概念和定义的几何属性生成一个点上的轨迹的外旋轮线的偏移量的继承，通过反复分析两个应 用实施施工作业。这

6、些行动旨在实现坐标增量步控制，自动误差控制和沿切线最大提前。 最后，该方法的特点是它的简单，因为整个加工任务可以在一个单一的局部程序块编程。 同样的，圆形或长方形的型腔编程，用户指定的墙壁和地板的几何形状的边界曲线外 旋轮线，刀具半径，浸入深度，总深度和津贴整理在一个块。本文的其余局部组织如下：第二节的外旋轮线曲线和其实际应用是一个简要说明第 三演示，由相应的调整，加工指定外旋轮线型腔的轨迹跟踪概念的多功能性。局部分析 提出沿刀具路径生成的轨迹跟踪方法抵消的外旋轮线。 第四节的共同作用下标题的实施 问题和模拟测试，包括刀具路径规划，仿真实例和新的固定循环编程局部。最后，第五 节总结本文的贡献，

7、以制造过程。2。该外旋轮线的定义与应用。阿尔布雷希特在他的作品“测量教学用圆规和直边1525年第一次描述了外旋轮线曲线。他称曲线“蜘蛛线是因为他用来构造曲线看起来像一个蜘蛛。实际上，一 个外旋轮线是曲线追查的一点连接到一个圆的半径旋转外面的一个固定的圆的半径，在点在距离小时从中心的外圆图 2。一个外旋轮线的参数方程是: 其中的t参数变化X围在0, 2n。今天，外旋轮线中可以找到重要的机械部件如齿轮与转子齿廓，凸轮和外旋形式外 壳旋转式内燃机的旋转活塞泵。对于最后一种情况下，外旋轮线曲线指出，偏心轴的 转子尖的痕迹后循环的路径。本文的主要目的是展示机外旋轮线形型腔，为上述发动机 制造必要的操作的

8、有效方法。然而，由于该方法是基于对驾驶能力沿的外旋轮线曲线的 偏移刀具，它也可以被用于切割齿轮和凸轮与特定的配置文件。关于外旋轮线形外壳，应该指出的是，并非所有形式的外旋轮线都可以使用各自的 应用程序。边界曲线图3显示了一个六外旋轮线形例如 R = 20毫米，R = 10毫米和h 值从0到10不等。H= 0的情况下画出了一个圈，这将使发动机将有一个1的压缩比。它似乎也很清楚，H= 10毫米的情况下是有用的，在尖会有相当大的磨损。获得的外旋 轮线形H>R是没有任何用处，因为他们没有形成适当的型腔界限。最后，那些超过凹 陷的曲线将不履行一个特定外壳的边界曲线的作用，因此，排除。在所有情况下，

9、选择 适当外旋轮线曲线，是在各自的房屋制造设计的重要方面；然而，它是目前的工作 X围之外。本文件的内容是提出一个加工外旋轮线形型腔，可旋转式内燃机和旋转活塞泵的 外壳使用的方法。-SO -40 丘口0204060x mm图3六转子半径R=20毫米，r=10毫米和可变H3。偏移追踪一个外旋轮线曲线一个准确的加工需要考虑型腔沿边界曲线的准确偏移刀具路径。因为这是外旋轮线的曲线，我们的兴趣集中在议案一沿线的外旋轮线偏移。等距曲线的生成是一个根本的 和众所周知的问题在 CAD / CAM和C加工111213 和14。在本文中，生成准确的 外旋轮线沿偏移议案被视为 A位点跟踪问题7。制定插值算法演示在此

10、情况下的实际 加工轨迹跟踪概念的多功能性和有效性。该算法通过反复应用两个分析实施施工作业指 导刀具中心，保持密切接触。在每次迭代中，候选集的步骤是代表的矢量表达式假设一个单位长度等于步长。一些可能的步骤，在每个点的数量是8图4。最后结合不平等排除零为0值的dx，dy，这并不构成了一个步骤最优的步骤之一，其中最大的限度沿局部切 tdp图4，而在同一时间，它满足 了接近偏移标准。接近标准的实施，需要使用感应功能，在附近的PI提供了一个衡量接近偏移。一个适宜的感应功能是来自固定的偏移距离属性(3a)p=(P-pi)2- d2=(X-xi )2+(Y-yi)2- d2,其中d是刀具半径。请注意，偏移量

11、开始于9,同时增加绝对的距离从偏移量增加。因为选择是有限的 这些规定的公式2，固定距离属性不能应用在一个僵化的方式。因此，偏移量是用 来作为一个微分接近措施。(3b) p=pXdX+pYdY=2(Xi-xi )dX+2(Yi-yi )dY,可开发的影响，给每个候选量的位置误差的一个步骤。满足邻近要求，必须对偏移轨迹。在代数方面，它必须把偏移量的值趋于0。具体来说，它应该给 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，步骤的选择是制定作为一个约束优化问题(4a)一个更明确的配方可通过引入均衡器。2和3和表达的局部

12、切向量。为一个参数代表O=u(t), y=v(t), Ti=u ' , v ',所要解决的问题是(4b)Subject to (Xi-a1)dX+(Yl-v1)dY< >0.这是一个整数规划问题中的变化素，dx, dy值的设定-1, 0, 1 ，与补充的限制要求，至少有一个必须是非零的。一旦确定一个最优的偏移量，在正常条件是由投掷一个正常的新点Pi+仁Pi+dP上升到外旋轮线曲线，找到下一个点 pi+1。这一点是通过解决正规性条件计算的。(5a) T-(Pi + p)= 0对于偏移通过牛顿迭代法，利用pi开始迭代。对于一个参数化表示方法中，正常条 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)求出新点,新t可以活得用牛 顿迭代公式4-1 = tj耳以禺十一珥中+呗)巴丽一迩XX屮一诚训斗賓“丫如-賊呦一世OF -代审'正常的条件用(式(5 b)关系系数求得未知dX,进一步利用(式(4 b)求dy,可以被理解为一中系数之间的关系。情绪智商。式(5 b)说明系数U ,v ',不能同时出现在式4(b)中。而且，如果dX系数(是一样的符号,dy系数必然有相反的符号,反之亦然。它被证实15 (Papaioannou和Kiritsis,1

14、988),在二元整数规划问题具有此种结构、最优解从而可以获得一种简单的检查系数。一个流程图的实时偏移插值图5 所示外枪蜿住暴竄皺"上h T H具民寸-步嘯械序眩第E步幵妬图5流程图的实施插补的外旋轮线进给速度控制进给速度可以控制调节时间延迟相关的每一步。因为连续刀具接触点准确计算其所需延迟时间的步骤得到解决选择步进指令发出后，软件系统测量 t定时器中断时，所产生的延迟失效。中央处理器利用程序延迟计算下一步，然后送到电动机中断服务程序(ISR)。这个过程运作良 好,与两个步骤和伺服电机。在第一例中，那个命令被直接送到步进电动机的驱动，而在 伺服时上下计数器是通常用于每台电机积累的差异

15、，形成了电机步的计数脉冲计数和反 应由各该编码器。这种差异，代表了瞬时电动机位置误差，是转化为模拟信号，并输入到 电机驱动。4 执行问题和模拟试验4.1偏移量生成试验验证方法的有效性和准确性，提出的偏移插值沿转子，代表外旋轮线曲线的选择。 形式的这种曲线的定义是如下值的常系数。(8)因此，参数方程1的外旋轮线的形式(9)与偏导数(10)图6显示一个测试偏移的具体外旋轮线产生的插补程序的根底上开发的流程图如图4所示。偏移显示对应的偏移距离20毫米。一个步骤的尺寸为2毫米被指定的路径看清楚 图7说明了位置误差正常的距离偏移，作为一个功能的步数。根本上，它明确了自动 误差限幅特性的轨迹跟踪方法，后果

16、的事实，在每个迭代步骤，选择矢量总是点到另一 侧的偏移，就当前的位置。因此位置误差有界的，可以很容易的控制步长的大小。200-r*”2001b>1*-200 -ISO 1000 SO150200K |mm|蒼俣陛离尺寸图6测试一个外旋轮线偏移曲线图7 .规刈勺位置误差刀具路径的描述和模拟测试第一阶段一般来说,数控铣床或加工中心配备适宜的 平底铣刀是适合系统里的加工。一个流 行的加工方法去除型腔内的材料，这也是目前采用的工作，是产生连续的工具偏移路径 的原始边界称为轮廓加工16。偏置曲线之间的距离被称为，必须让跨距小于直径的工 具来防止没有加工位置。把型腔的深度，整个模式的刀具路径在一个水

17、平层重复增加深 度直到全部达到的深度。提出通过联合多种加工策略和一次精粗加工在每个水平层。另外,通过底板加工提供了底部的型腔。在这一框架内，整个刀具路径加工转子型腔包括以下步骤图81这个工具是预先起始的位置，在远处的中心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个下跌的深度(P02)。3工具草拟出了型腔,从内到外散发,以增加余量(P04)考虑跨距系数为的工具直径。4工具完成型腔墙(P04)。5这个过程将重复进展,直到编制程序袋深度达到(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。乡1iIi' 11'P02P03) 1rP04 rrrP0

18、5图8加工转子型腔上述措施的执行需要使用的标准的数控系统的线性插值和提出的外旋轮线偏移发生器。双内插器构成的主体运动发生器程序加工转子的型腔。步骤1和2是完全由线性内插。步骤3和4使用类型的插值消除材料在一个水平层。图 9显示仿真结果的步骤3和4边界曲线图所示是外旋轮线曲线出现在4.1局部。步骤3开始，和之后的工具已经下降到第一深度，提出在x轴由一个非常小的数额在几毫米，然后执行第一偏移运动沿边界 曲线。在这第一个路径算法，除了运动的一代，也计算最大不同的刀具中心从起始点在X线和Y轴。基于这些原因和刀具半径，该程序确定的开始和完毕点的一个或更多，如果需要，平行的直线运动。这些运动，未经切割的材

19、料内的第一偏移曲线被删除。其余 的粗加工路径生成一个跨距3 /刀具直径4。步骤4完成水平层上偏移路径确定的价值。在这一点上，该工具返回原籍，重复这个过程，直到满型腔深度达到要求5步。最后,该工具完成底板的型腔在程序里，然后再返回到开头和从那里的起始位置步骤6和7。图9生成刀具路径在一个水平层的图该数控机床操作工具是由一个控制程序编写的 G代码编程语言称为计划的一局部。计划的一局部包含一个命令语句序列，称为块，指定详细的刀具运动被处决，和辅助操作例如，主轴/关闭，主轴转速和进给速度来实现数控机床，机床的指定局部。一块是由词。字符和数字的元素，构成一个词。例如，说明NIC GOI X200 Y30

20、0 2100 F2QG M03 5800由“ N10' , “ G01 , “X2O0 , “Y3O0' , “Z100，“ F200" , “ M03 , “ S8O0 等命令语句构成N10运动需要的语令，从它的当前的位置200，300，100丨线性G01 与进给速度为200毫米/分钟和主轴顺时针旋转M03在800转/s。每条编码以外，有一个独特的功能。Gffi Mt很多功能取决于以下两位数。这些功能 已根本规X,俗称“G和代M'。一般来说，一个指令，命名为准备功能代码，定义一个 类或一个运作模式，而M代码，命名为综合功能代码，打开/关闭各种操作例如，冷却

21、剂流量，主轴，等。必须指出的是，并非所有可能的代码数量分配，这意味着控制系 统制造商可以利用这些剩余的为任何目的，他们希望。新的数控编程能力的目的。pythagorean-hodograph曲线曲面实时插补17和18 具有代表性的例子，这种新 的编程能力。在这些作品中，作者，除了介绍新的数控插值，提出 G指令执行各自的插 值。同样，罐头周期提出了可能被嵌入在一个数控控制器 19 在特定G旨令。更特别的是，整个加工的任务是制定一个加工循环归因G弋码和局部通过声明的介绍形式：G65 P01 xx P02 xx P03 xx P04i sex P05 xx P06xx?q xx P07 xx P08

22、 xx在那里，G65选择机械加工为一体的转子型腔，P01P07参数指定如下：P 01 -定义的起始位置距离毫米以上的型腔上方P02-暴跌的深度毫米P03-满型腔深度毫米P04-墙壁和加工余量毫米P.05 -地板加工余量毫米P06-定义形式的边界曲线R、r和hP07 -刀具直径毫米P08 -进给毫米图10显示了一个完整的仿真测试的一种转子型腔与平端磨，16毫米。描述刀具中心轨迹是由实际运动生成程序。命令块局部采用程序如下：G65 T01 2 P02 5 P03 12 P04 2 P05 2 P06 80, 4,25 P07 16 POS 200根据上述命令块，型腔与转子边界曲线的定义的常数R =80毫米，r=40毫米，h=25毫米加工是在三层水平墙加工余量为 2毫米。顶面视为0级，第一材料层被切除深度5 毫米，第二层切除10毫米和底部层切除12毫米。未经切割的第一偏移曲线内的材料通 过三直线运动去除，编程的 BLU设置等于0.5毫米。图10生成的刀具路径说明，从开始到完毕的一个转子型腔加工的一组特定的型腔与转子的边界是一个制造方法。该方法包括粗加工和精加工刀具 轨迹的实时算法，插值和刀具偏移。该切割加工产生的战略描述转化成数控代码编程的 数控铣床，采用适当的软件插补方法。模拟的结果充分得到证明，这明确边界轨迹概念 产生偏移的外旋轮线与其能力的