学生姓名：李继伟

  班         级：机械2018-07班

  指导教师：江磊

  毕设题目：多轴3工位专用数控工具磨床运动算法设计

  一、概况

1.选题意义

随着制造业的不断发展，人们对于产品的要求不断提高，由此带来的是对精度要求，产品复杂程度无法或者加工的零件，例如具有复杂自由曲面的零件，铣刀的刀槽等。除此之外，多轴数控机床的精度也较高，由于多轴数控机床允许刀具在加工面上保持最佳的刀具位姿，且在一台机床上能够完成几乎所有工序的加工，所以其加工精度和加工效率都远高于三轴数控机床。因此多轴数控机床在当今的制造业中，占据了重要的地位。而且，多轴数控机床，对于国家而言，也具有十分重要的战略意义。在军事领域，航空领域，轨道交通领域及其它重要领域的许多复杂机械产品的加工都离不开多轴数控机床。例如叶轮机的叶片，飞机上许多具有复杂自由曲面的零件，各种高精度刀具的曲面等。这些零件的加工在三轴数控机床上是难以实现的，必须依赖于多轴数控机床。

2.任务分解

本论文的主要任务是为一个多轴三工位数控工具磨床设计运动算法。为了完成上述目的，本论文主要分解为以下几个小任务：

  (1)多轴3工位数控工具磨床的结构及功能认知

  为了实现专用运动算法的设计，必须对所研究的机床的结构和功能具有清晰的认知。需要了解的内容如下：各个工位的功能各轴的工作行程限制，各个工位所具有的自由度，机床主要加工的工序等。

  (2)多轴3工位数控工具磨床的运动学建模及求解

  为了得到数控程序中各轴运动量的表达式，为后续的算法设计做准备。需要在已知机床的刀位数据和机床结构的前提下，构建机床三个工位的运动学模型，并对运动学模型进行求解计算。

  (3)专用运动算法设计及验证

  在完成运动学模型建模及计算后，由于刀位文件内部具有大量的刀位数据，不适合使用手动计算的方式来实现刀位文件到数控代码的转换，因此需要设计专门的转换程序来实现这一过程。在完成程序之后，就可以通过仿真软件VERICUT进行验证，从而确定求解方法及后置程序的正确性。

二、已完成工作

  1.对所研究的多轴3工位专用数控工具磨床的三个工位的结构，主要功能和一些参数有了较为明确的认识。

  2.确定采用齐次坐标变换作为机床运动学模型建模的方法，并以机床工位1为案例完成了运动学模型的建立。

  3.完成了机床三个工位的运动学模型建立及求解的全过程。

  4.完成了工位2的算法设计并通过VERICUT软件验证了算法的准确性。算法部分代码和仿真结果如下：

  文件路径设置部分：

求解部分

求解部分：

平动轴求解结果及文件输出部分：

 数控程序仿真机床视图

  三、下一步工作计划

   4月12号-5月15号：完成论文剩下部分的内容，并完成论文初稿。然后与指导老师沟通后，对论文进行修改，完成论文的二稿。 

  5月15号-5月27号：根据学校的相关规定，对论文的格式及其它细节进行最后的修调，完成论文的终稿并提交。

问题一：五轴数控工具磨床的后置处理与五轴数控铣床有什么不同？

回答：由于都是五轴数控机床，所以其后置处理的原理一致。但是由于刀具不一样，所以对于刀位点，刀具的矢量等参数的定义不一样，导致了初始位置，位姿矩阵和刀位文件等都有所区别。

问题二：针对工位1的C轴约束条件，实现选解计算的逻辑是什么？

回答：对于工位1的C轴的求解，在区间内，本来应该有两个结果，一个解位于区间范围内，另一个解位于区间内，但是由于C轴工作行程的限制，只选取在区间

范围内的解。

问题三：你如何验证后置处理的正确性？

回答：我采用VERICUT仿真软件来验证后置处理的正确性，首先通过刀位文件来进行一次模拟加工，得到工件加工后的正确结果。然后再使用通过后置处理得到的数控程序来进行加工，得到待验证的结果。两个加工结果进行比较，如果两者的结果一致，则证明后置处理是正确的。

经过了几个月的学习与研究，我完成了毕业设计的大部分内容，并在中期答辩中取得了较为优异的成绩。在完成这部分内容的过程中，我收获了许多并有了些许的感悟。其一是关于信息获取的能力，在开始毕业设计之前，我需要阅读相关的文献和资料，从而确定毕设的大致思路与框架，在这个过程中，我学会了如何寻找相关且可信度较高的文献与资料，并较为快速地鉴别出对毕业设计有用的信息。其二是对我所研究的内容即机床的运动算法设计有了较为深刻的认识，在毕设之前，我对机床的运动算法的了解比较浅薄，只是停留在了表面。但是经过这次系统且全面的设计机床的运动算法，我对机床的运动算法有了更加深刻的认识。其三，我本次的毕业设计涉及到了机械，数学，工业软件，程序编程等多个方面的内容。我认为这是对我大学所学知识的一种检验，在大学四年中，我学到了许多有趣且有用的知识，但是对这些知识的实际运用且比较少。但是，在毕业设计的过程，我逐渐地将曾经所学的知识运用了起来，解决了许多实际的问题。其四，在毕业设计的过程中，我感受到了研究的魅力所在。再毕业设计的过程中，我遇到了许多的困难与问题，它们也使得我感受到了困惑与焦虑。但是，正所谓苦尽甘来，所有的困惑与焦虑在问题解决的一瞬间都转换成了一种深层次的喜悦。最后，我想感谢一下我的指导教师和各位师兄学长。在我遇到问题时，他们总是会细致且耐心的给我讲解，并且给了我许多有用的建议和指导，使得我能顺利完成我的中期答辩。