义齿数控加工轨迹优化及其前瞻速度控制算法研究

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1、硕士学位论文义齿数控加工轨迹优化及其前瞻速度控制算法研究（应用型）PATHOPTIMIZATIONANDLOOK-AHEADSPEEDCONTORLALGORITHMFORDENTURECNCPROCESSING刘建勋哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH161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义齿数控加工轨迹优化及其前瞻速度控制算法研究（应用型）硕士研究生：刘建勋导师：张勇副教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学

2、位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH161U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPATHOPTIMIZATIONANDLOOK-AHEADSPEEDCONTORLALGORITHMFORDENTURECNCPROCESSING（Applied）Candidate：LiuJianxunSupervisor：AssiociateProf.ZhangYongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEn

3、gineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来在义齿制造领域，数控义齿加工逐渐兴起，以高效精准便捷快速的特点逐渐取代传统手工制作。数控义齿加工需要经过对牙齿形貌获取建模、根据CAD/CAM软

4、件生成数控加工轨迹、最后加工成形。在数控加工中直接使用CAM生成的数控轨迹会存在加工效率较低、振动较大等问题，影响加工质量。本课题主要研究义齿加工过程中的轨迹优化和前瞻速度控制问题，以提高义齿修复体加工的效率和稳定性，通过对义齿加工轨迹进行分析，并以此为基础对轨迹数据进行预处理、轨迹优化、前瞻速度控制等工作，最终设计出优化程序，得到优化的加工轨迹和速度。本文的主要研究内容有：（1）通过分析义齿加工轨迹特点，提出采用三阶B样条曲线轨迹与直线轨迹相结合的轨迹优化方法；设计预处理算法剔除或合并原始轨迹中的异常点；

5、提出断点判断规则，将轨迹分类为直线轨迹段和曲线轨迹段；给出S型速度控制的分类条件和数学模型。（2）研究直线轨迹的优化和前瞻速度算法。建立直线轨迹过渡模型，采用类抛物线轨迹对直线转接处进行平滑过渡；求解单一过渡段速度控制函数；结合前瞻控制设计连续段速度控制方法；利用MATLAB对程序进行仿真分析。（3）研究B样条曲线轨迹优化和前瞻速度算法。利用B样条曲线拟合数据点，并对拟合曲线进行曲率和误差评估；设计曲线轨迹前瞻速度规划，求解速度限制，完成速度规划方案，并进行仿真分析。（4）利用机床加工验证算法的优化效果。对

6、比优化前后加工状态，分析在不同进给速度情况下的加工效率优化效果；观察进给速度对加工振动的影响，分析算法对机床振动的优化；加工义齿，检测义齿修复体的形貌精度和表面质量，证明本课题所设计的优化算法可以满足义齿修复体的加工要求。关键词：义齿加工；轨迹优化；前瞻速度控制；加工验证-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInrecentyears,inthefieldofdenturemanufacture,numericalcontroldenturehasbeenrising,withthechara

7、cteristicsofhighefficiency,accuracy,convenienceandspeedgraduallyreplacingtraditionalhandwork.CNCdentureprocessingneedstogetthemodelingoftoothshape,andgettheNCmachiningtrackaccordingtotheCAD/CAMsoftware,andfinallyformtheshape.TheNCtrackgeneratedbyNCmachinin

8、gdirectlyinthedenturewillcauseproblemssuchaslowefficiency,largevibrationandsoon,whichwillaffectthequalityofCAM.ThistopicmainlystudiestheproblemofpathoptimizationandLook-Aheadspeedcontrolintheprocessofdenture,