典型復(fù)雜曲面五軸數(shù)控側(cè)銑加工刀位優(yōu)化理論與實(shí)踐.pdf

1、復(fù)雜曲面廣泛應(yīng)用于汽車、航空等領(lǐng)域，但復(fù)雜曲面數(shù)控加工十分困難，其加工精度和表面質(zhì)量對(duì)整機(jī)的性能、外觀影響較大。目前，曲面數(shù)控加工主要采用球頭刀進(jìn)行點(diǎn)銑加工，這種方法不僅加工效率低，而且加工表面的一致性差，刀具磨損嚴(yán)重。為此，針對(duì)不可展直紋曲面還可采用側(cè)銑先進(jìn)加工工藝，相比點(diǎn)銑加工既能改善加工質(zhì)量，又能顯著提高加工效率。但由于復(fù)雜曲面不可展，側(cè)銑加工卻存在刀具干涉的弊端。因此，圍繞減小復(fù)雜曲面?zhèn)茹娂庸ふ`差展開(kāi)刀位優(yōu)化理論研究，將對(duì)進(jìn)一步

2、改善曲面的加工精度和表面質(zhì)量，提高加工效率，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面自適應(yīng)精密數(shù)控側(cè)銑加工具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 為此，本文以弧面凸輪廓面和不可展直紋面等典型復(fù)雜曲面五軸側(cè)銑加工工藝為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用數(shù)控技術(shù)、側(cè)銑加工基本理論和數(shù)值分析方法，探索和建立典型復(fù)雜曲面?zhèn)茹娂庸さ牡段粌?yōu)化算法及其誤差計(jì)算方法。具體研究工作如下：
　　 1）建立了特殊五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的通用后置處理算法模型。通過(guò)分析特殊五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，

3、推導(dǎo)了特殊五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的通用后置處理算法模型，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)后置處理器。虛擬加工仿真和切削實(shí)驗(yàn)表明該后置處理算法及開(kāi)發(fā)的后置處理器正確有效，五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的性能可得到充分發(fā)揮。
　　 2）提出以刀軸軌跡面與凸輪廓面等距面的極差最小為優(yōu)化目標(biāo)的弧面凸輪單側(cè)面加工刀位計(jì)算優(yōu)化算法。針對(duì)弧面凸輪廓面的多軸數(shù)控加工，在分析現(xiàn)有各種加工工藝方法，尤其是分析單側(cè)面加工方法存在不足的基礎(chǔ)上，圍繞減小加工獲得的實(shí)際廓面與理論設(shè)計(jì)廓面的極差，建立了單

4、側(cè)面加工刀位計(jì)算優(yōu)化算法。并通過(guò)實(shí)例對(duì)各種單側(cè)面刀軌規(guī)劃算法進(jìn)行加工誤差綜合對(duì)比分析，結(jié)果表明所建立的刀位優(yōu)化算法有效，可顯著減小編程誤差。
　　 3）分別建立了圓柱刀和錐形球頭刀側(cè)銑加工不可展直紋面的刀位優(yōu)化算法。針對(duì)圓柱刀,刀位優(yōu)化算法首先利用兩點(diǎn)偏置法保證刀具與直紋面上的兩條準(zhǔn)線相切，然后根據(jù)誤差分布自適應(yīng)調(diào)整兩切點(diǎn)的u、v參數(shù)值，使誤差盡可能??；針對(duì)錐形球頭刀，首先利用兩點(diǎn)偏置法確定圓柱刀初始刀位，然后通過(guò)刀軸旋轉(zhuǎn)半錐角