五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心研制及性能分析.pdf

1、在義齒加工領(lǐng)域，我國(guó)多采用傳統(tǒng)義齒加工方式或國(guó)外先進(jìn)的數(shù)字化義齒加工方式實(shí)現(xiàn)義齒加工。采用傳統(tǒng)義齒加工方式，加工時(shí)間長(zhǎng)且對(duì)技工技術(shù)水平要求較高，而采用國(guó)外先進(jìn)的數(shù)字化義齒加工方式雖然能夠達(dá)到較好的加工效果，但是價(jià)格昂貴。我國(guó)口腔疾病患者眾多，自主研制高性能的數(shù)字化義齒加工系統(tǒng)，提高加工效率，降低加工成本，對(duì)滿足國(guó)內(nèi)口腔患者需求具有重要意義。
　　在此背景下，合肥工業(yè)大學(xué)CIMS研究所研制了一款數(shù)字化的五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心，并對(duì)其加

2、工性能展開深入研究?；诖?，本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文分析了義齒加工中心的功能需求，對(duì)比分析了三種滿足功能要求的義齒加工中心構(gòu)型方案，從結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)、控制、成本等角度對(duì)三種構(gòu)型方案進(jìn)行綜合評(píng)定，確定了義齒加工中心的最終方案。在義齒加工中心詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，完成了標(biāo)準(zhǔn)件的選型與關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)。利用三維建模軟件建立了五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心的詳細(xì)模型，并制作了實(shí)體樣機(jī)。基于旋量理論，提出了一種應(yīng)用于五

3、軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法。
　　(2)五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心模態(tài)分析與優(yōu)化。提出了一種應(yīng)用于義齒加工中心的工程分析方法，該方法通過仿真分析與模態(tài)試驗(yàn)的對(duì)比分析，獲得了整機(jī)試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)與較為準(zhǔn)確的計(jì)算模型。綜合考慮模態(tài)分析結(jié)果和實(shí)際工作狀況，初步識(shí)別出整機(jī)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，并提出相應(yīng)優(yōu)化方案。結(jié)構(gòu)優(yōu)化使整機(jī)固有頻率有效避開設(shè)備加工頻率，達(dá)到改善其動(dòng)態(tài)性能的目的。
　　(3)五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能分析。通過

4、對(duì)多種開放式數(shù)控系統(tǒng)方案的分析，構(gòu)建了基于PC+運(yùn)動(dòng)控制器的分離式硬件結(jié)構(gòu)平臺(tái)，并基于Visual Studio開發(fā)環(huán)境開發(fā)了五軸聯(lián)動(dòng)義齒加工中心的控制系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備智能化、數(shù)字化加工功能。在此基礎(chǔ)上，基于PID+陷波伺服控制算法對(duì)設(shè)備的伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)整定，提升了控制系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)性能。
　　(4)義齒加工試驗(yàn)。本文研究了數(shù)字化義齒獲取方法，選用適于設(shè)備動(dòng)態(tài)性能的主軸轉(zhuǎn)速對(duì)具有復(fù)雜形貌的磨牙冠、橋牙進(jìn)行實(shí)際加工，并使用三