大型网格壁板跳刀式数控加工路径规划方法的研究

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1、硕士学位论文大型网格壁板跳刀式数控加工路径规划方法的研究RESEARCHONATOOLPATHPLANNINGMETHODWITHCUTTINGTOOLJUMPINGFORMACHININGLARGESIZEGRIDBOARD高玉生哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TG659学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文大型网格壁板跳刀式数控加工路径规划方法的研究硕士研究生：高玉生导师：姚英学教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万

2、方数据ClassifiedIndex:TG659U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONATOOLPATHPLANNINGMETHODWITHCUTTINGTOOLJUMPINGFORMACHININGLARGESIZEGRIDBOARDCandidate:GaoYushengSupervisor:Prof.YaoYingxueAcademicDegreeAppliedfor:Master’sDegreeinEngineeringSpecialty:Mechani

3、calEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefense:December,2016Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要铝合金网格壁板是运载火箭的主要结构件，其重量直接影响火箭贮箱重量，过重的网格壁板降低了运载火箭的有效发射能力，为此，必须对火箭铝合金网格壁板进行减重处理，通常情况下，材料去除率达到60%～70%。目前数控铣削加工已成为大型复杂网格壁板减重处理的主

4、要方法，然而，加工效率低的问题一直没有很好地解决。本文通过研究现有的刀具路径规划方法存在的问题，突破型腔特征加工路径受制于特征形状的局限，提出并研究跨型腔特征的“跳刀”式刀具路径规划方案，建立考虑惯性影响的数控加工刀具路径和加工参数优化的新方法，以期为提高铝合金网格壁板的加工效率提供新的思路和途径。型腔环切法是铝合金网格壁板数控加工最常用的刀具路径规划方法，包括等距环切和螺旋线环切。为了分析等距环切和螺旋线环切中制约加工效率提高的原因，本文以加工时间为评价指标，应用S型加减速算法，建立等距环切和螺旋线环切的速度进给模型和加工时间计算公式，分析了在

5、给定进给速率的情况下刀具路径上速度、加速度的分布规律以及环切法中机床运动系统中惯性质量与加速度对加工效率的影响，认为：优化选择刀具路径规划中的加速度和机床进给运动中的惯性质量是提高铝合金网格壁板型腔加工效率的有效途径。为了减小惯性对加工效率的影响，本文突破型腔特征边界对刀具路径规划的局限，提出了“跳刀式”加工的刀具路径规划方法，即：改变原来的X-Y轴联动、Z轴间歇运动组合为X-Z轴联动、Y轴间歇运动或X-Y-Z三轴联动方式，研究跨型腔特征的“跳刀”式路径规划方案。粗加工时采用“跳刀”方式、精加工时采用环切方式规划刀具路径以提高切削加工效率。综合考

6、虑加速度变化和惯性作用下机床运动特性和刀具、工件变形对网格壁板型腔加工的实际刀具轨迹和切削余量变化的规律，运用S型加减速理论方法对跳刀刀具路径做速度进给分析，并计算加工时间，建立刀具路径规划算法和参数优化模型，建立数值分析系统，验证该方法的有效性。在上述理论研究和仿真分析的基础上，以航天某厂的加工系统为实验平台，完成了验证实验，结果表明：跳刀式加工路径比等距环切路径的加工效率提高14.27%、比螺旋线环切路径加工方法的效率提高了4.35%，说明跳刀式刀具路径规划方案可有效提高切削加工效率。关键词：网格壁板；数控加工；加工效率；刀具路径规划-I-万

7、方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractGridaluminumalloyboardisregardedasmainstructureofcarrierrocket,whichinfluencesthestoreroomweight,andoverweightcarrierrocketreducestheabilityofitslaunching.Sinceitisimportanttodecreasecarrierrocketweight,andremovalrateis60%-70%.CNCmachiningmethodisuse

8、dtomachinealuminumalloyboard,butmachiningefficiencycannotmeettherequ