五軸聯(lián)動義齒加工中心研制及性能分析.pdf

1、在義齒加工領域，我國多采用傳統(tǒng)義齒加工方式或國外先進的數(shù)字化義齒加工方式實現(xiàn)義齒加工。采用傳統(tǒng)義齒加工方式，加工時間長且對技工技術水平要求較高，而采用國外先進的數(shù)字化義齒加工方式雖然能夠達到較好的加工效果，但是價格昂貴。我國口腔疾病患者眾多，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，對滿足國內口腔患者需求具有重要意義。
　　在此背景下，合肥工業(yè)大學CIMS研究所研制了一款數(shù)字化的五軸聯(lián)動義齒加工中心，并對其加

2、工性能展開深入研究?；诖?，本文主要研究內容如下:
　　(1)五軸聯(lián)動義齒加工中心結構設計。本文分析了義齒加工中心的功能需求，對比分析了三種滿足功能要求的義齒加工中心構型方案，從結構、運動、控制、成本等角度對三種構型方案進行綜合評定，確定了義齒加工中心的最終方案。在義齒加工中心詳細設計階段，完成了標準件的選型與關鍵零部件的設計。利用三維建模軟件建立了五軸聯(lián)動義齒加工中心的詳細模型，并制作了實體樣機。基于旋量理論，提出了一種應用于五

3、軸聯(lián)動義齒加工中心的運動學建模方法。
　　(2)五軸聯(lián)動義齒加工中心模態(tài)分析與優(yōu)化。提出了一種應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)試驗的對比分析，獲得了整機試驗模態(tài)參數(shù)與較為準確的計算模型。綜合考慮模態(tài)分析結果和實際工作狀況，初步識別出整機結構的薄弱環(huán)節(jié)，并提出相應優(yōu)化方案。結構優(yōu)化使整機固有頻率有效避開設備加工頻率，達到改善其動態(tài)性能的目的。
　　(3)五軸聯(lián)動義齒加工中心控制系統(tǒng)設計與性能分析。通過

4、對多種開放式數(shù)控系統(tǒng)方案的分析，構建了基于PC+運動控制器的分離式硬件結構平臺，并基于Visual Studio開發(fā)環(huán)境開發(fā)了五軸聯(lián)動義齒加工中心的控制系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)了設備智能化、數(shù)字化加工功能。在此基礎上，基于PID+陷波伺服控制算法對設備的伺服控制系統(tǒng)進行參數(shù)整定，提升了控制系統(tǒng)的靜動態(tài)性能。
　　(4)義齒加工試驗。本文研究了數(shù)字化義齒獲取方法，選用適于設備動態(tài)性能的主軸轉速對具有復雜形貌的磨牙冠、橋牙進行實際加工，并使用三