基于并联机构的线接触回转铣削加工的分析

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1、1绪论数控加工技术在航空、航天、造船、汽车、能源、国防等部门制造业中起着越来越重要的作用，许多核心零部件的外形，如各种涡轮机、燃气轮机的叶片螺旋浆叶片、航空发动机叶轮等都需要采用数控机床来加工实现。曲面数控加工技术是先进制造技术的重要组成部分和基础技术之一。该技术不仅是复杂曲面高效、高精密加工的重要手段，而且对于柔性制造系统(FMS)，智能制造系统(IMS)和敏捷制造(√蝴)等其他先进制造技术而言也是一项基础技术。随着机械设计和机械制造技术的蓬勃发展，复杂曲面的设计和加工方法逐渐成为机械工程领域中最受关注的研究热剧1’10l。线接触曲面加工是

2、一种全新的加工方法，亦称侧铣，加工过程中刀具与被切削工件之间的接触为一条线。相对点接触加工，因为增加了刀具与工件间的切触长度，是基于面的加工方式。由于加工过程中刀具与工件之间为线接触，因而加工效率高、加工表面质量好。1．1数控加工技术数控加工技术【11l是指高效、高精度地实现产品零件特别是复杂形状零件、难加工工件加工的有关理论、方法与实现技术，它是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造加工的基础与关键技术。数控加工技术包括数控机床技术和数控编程技术。数控加工机床是一种按照输入的程序信息进行自动加工的机床，是数控加工的硬件基础。它集现代机械制造技术

3、、自动控制技术及计算机信息技术于一体，是高效率、高精度、高柔性和高度自动化的现代机械加工设备，其性能对加工效率、加工精度具有决定性影响。数控加工过程如图1．1所示。1．1．1数控加工技术的发展数控机床的发展经历了电子管、晶体管元器件、小规模集成电路等硬件数控系统和计算机数控系统(CNC)、微处理机数控系统(MNC)、个人计算机数控系统(简称PCNC)等软件数控系统。机床联动轴数从最初的2．5轴、3轴到现在的5轴甚至更多轴数。机床结构也从单一的串联机构变为串并联机构、并联机构等多种形式，而并联机构由于理论上具有更高的刚性和运动精度而成为目前的研

4、究热点和机床的发展趋势。数控编程技术的发展经历了固定程序段格式、带分割符的固定格式、字地址符格式等的发展历程，由传统的手工编程发展为基于语言、图形、语音的自动编程，由面向过程的自动编程技术发展为面向特征自动编程技术，由传统的基于点、线方式规划刀具路径的编程技术发展到基于线、面方式规划刀具路径的编程技术，由新国际标准IS01464逐步替代了旧国际标准的基于IS06983标准的G、M代码，从而使整个制造过程产品信息的标准化成为可能，便于实现数字化生产。两安T业大学硕士学位论文体模型实图纸CAD文件★几T面i学InI-I—L墨041，斗j二-墒}m

5、．1皿1J1孝-时L-，烈佑佻q里IrI蒯关上I濒!匿过程规划}．-仿一-加工过程规划特‘真⋯k一薹；!见懂勒迹l-。11，评●■I刀具轨济生成‘价·，，帆床运动指令生成性l；{贝I厘运动指令生成l__．优‘化I测量代码加工代码I

6、rI狈9萤c几I．数控系统翔里‘1lt机床钡4量数据间服马匿勃系统传感系统加工‘t澳惶I-hnT士n车士休l评价结果川u上tlLJ耻例图1．1数控加工过程1．1．2现代数控加工技术发展趋势在先进制造技术的发展中，数字化是核心；精密化是关键；极端化是焦点；自动化是条件；集成化是方法：网络化是道路；智能化是fi{『景；

7、绿色制造是必然【12J。作为先进制造技术的基础和关键技术的数控加工技术，其发展趋势具体体现在以下方面：1)高速、高效、高精度目前，国外高档数控机床的快进速度可达120m／rain，加速度达29以上，主轴转速已达100000r／min，换刀时间则少于0．4s，5轴联动成为主流，大大提高了加工效率。在控制精度方面采取提高系统最小分辨率、缩短采样插补周期、伺服系统采用全数字交流伺服、采用各种先进的控制算法以提高伺服系统的跟踪精度等措施来提高系统精度。当前，普通级数控机床的加工精度已提高到5／xm，精密级加工中心则达到1“m，超精密加工精度已开始进入

8、纳米级，其加工精度一般小于lOnm。2)网络化、智能化现代化生产系统呈现分散化、网络化制造的特点。在网络制造的模式下，数控机床就成了网络中的一个节点，数控系统的网络化，将满足生产线、制造企业、制造系统对信息集成的需要，也为实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟制造、并行工程等提供了有利条件。数控系统的智能化就是应用各种人工智能的方法和技术去控制制造过程。智能数控系统不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面更为友好，智能化的伺服系统能自动识别负载并自动优化调整参数，故障诊断

9、专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。2两安T业大学硕士学位论文3)数控系统开放化开放式数控系统具有模块化、标准化、平台无关性、可二次开发、适应网络操作等特点，它