【摘 要】
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超声刀具是蜂窝芯材料超声切削加工系统中的关键因素,其制造精度直接影响超声切削加工质量与效率。超声刀具制造过程中的刃磨工艺是影响刀具质量的关键环节,目前国内超声刀具
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超声刀具是蜂窝芯材料超声切削加工系统中的关键因素,其制造精度直接影响超声切削加工质量与效率。超声刀具制造过程中的刃磨工艺是影响刀具质量的关键环节,目前国内超声刀具的制造工艺尚不成熟,主要依赖昂贵的进口刀具,这种现状严重制约着我国蜂窝芯材料超声切削加工技术的发展。由于超声刀具结构形面复杂的特殊性,导致无法在传统手工工具磨床进行精准磨削,而现有普通数控刀具磨床的数控系统主要针对市面上主流的标准刀具刃形定向设计,不适用于超声非标刀具的数控刃磨。因此,迫切需要开展超声非标刀具的磨床数控系统研究,提升国内非标复杂刃面数控磨削技术的水平,进而推动新型切削加工方法以及配套切削刀具的研究与发展。论文主要工作内容如下:1.非标刀具磨床数控系统方案设计。根据现有刀具磨床数控系统的调研,基于开放式全软件数控系统的控制理念,以及对超声非标刀具刃面磨削需求特点的分析,提出了Linux CNC数控软件+Ether CAT运动控制卡的新型刀具磨床数控系统控制方案。2.超声非标刀具磨削姿态建模及轨迹规划研究。分析了超声刀具磨削型面成型原理,建立了碗型砂轮端面磨削几何模型,并结合匕首刀和圆盘刀的刃面特点及关键几何参数,进行了匕首刀和圆盘刀磨削姿态建模及轨迹规划研究。3.集成图形参数化编程功能的磨削数控系统开发。基于Linux CNC开发平台,根据超声非标刀具的磨削姿态及轨迹,实现了超声刀具轨迹规划功能;对硬件抽象层HAL进行了针对性的文件配置,完成硬件系统和软件系统的连接;利用Py Qt和Linux CNC构建了人机交互界面,实现了全新的图形参数化编程的人机交互形式;形成了一套开放的、可扩展的且操作简单、方便的超声刀具磨床数控软件。最后以匕首刀为例进行了磨削实验,验证了数控系统参数化编程以及刀具磨削姿态建模及轨迹规划的正确性。
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