基于刀具轨迹五轴插补器的研究和开发

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1、ClassifiedIndex：U．D．C：ADissertationforDegreeofM．EngResearchandDevelopmentofFive--axisInterpolatorBasedonCuttingToolPathCandidate：ChenZhichengSupervisor：Prof．LiXiaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalManufactureandAutomationDateofSubmi

2、ssion：December,201DateofOralExamination：March，2012University：HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人

3、承担。作者(签字)：睬占氏日期：沙)≯年≥月f尹日学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。／论文(口在授予学

4、位后即可回在授予学位12个月后口解密后、)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：潍啬戊导师(签字)：字。葱日期：懈；月l，日z汐f二年罗月／7日基于刀具轨迹的五轴插补器的研究与开发摘要在数控编程标准IS014649中，对于五轴力H-r_指令没有统一的格式要求，导致不同的机床上其加工程序各不相同。本课题采用一种广泛的数据格式～一基于数控编程标准IS014649的APT语言编写五轴加工指令程序，开发相应的数控系统，使之能够适用于各种结构的五轴机床。首先，针对APT语言标准的刀位文件设计了指令解释器，

5、以从刀位文件中提取刀位点、进给速度和加工工艺信息。采用直线加减速控制方法和速度前瞻控制算法，控制相邻刀位点间的速度平滑过渡，减速点的提前预测。根据刀位轨迹信息，方向坐标参数伴随位置坐标参数进给，采用数据采样插补法，设计了五轴联动线性插补方法。从运动学的角度对五轴机床的基本结构形式进行了运动求解，并建立了逆向运动学变换数学模型，设计了五轴机床的坐标变换计算模块。基于五轴联动插补非线性误差产生的原理，建立了非线性误差的计算模型，在分析非线性误差分布规律的基础上，通过非线性误差的自适应线性化法能对非线性误差进行有效控制。通

6、过分析计算，开发了针对多种结构形式的五轴机床联动数控系统，能够根据刀位信息提前预测减速点，控制速度间的平滑过渡，完成数据采样粗插补，进行逆向运动学变换，并对非线性误差进行了优化，良好的效果验证了系统的可行性。关键词：插补器；译码器；逆向运动学变换；非线性误差；速度前瞻控制基于刀具轨迹的五轴插补器的研究与开发ABSTRACTInthenumericalcontrolprogrammingstandardsIS014649，thereisnouniformformatforfive—axismachininginstru

7、ctions，itleadstovariousmachiningprogrammesusedindifferentmachinetools．Inthispaper，ageneraldataformat．basedonISO14649，theAPTlanguagestandardisutilizedtoprogramthefive—axismachininginstructions，inordertodevelopthecorrespondingnumericalcontrolsystemwhichCanbeusedi

8、nvariousfive．axismachinetools．Atfirst，forusingtheAPTlanguagestandardcutterlocationfiles，instructionrelolverisdesignedinordertoextractcutterlocationpoint，feedvelocityandproce