自由曲面直紋化方法以及在五軸側(cè)銑加工中的應(yīng)用.pdf

1、五軸數(shù)控加工是加工幾何形狀復(fù)雜、難以加工的工件表面的有效手段。而五軸側(cè)銑加工憑借其材料去除率高,加工時(shí)長(zhǎng)短,刀具損耗率小,加工表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),受到工業(yè)界的格外關(guān)注。但是側(cè)銑加工由于它的特性,在實(shí)際應(yīng)用中又存在著很大的局限性。目前商業(yè)CAM軟件中的側(cè)銑加工刀具路徑規(guī)劃只針對(duì)直紋面,對(duì)于任意特定的代加工表面,缺乏一種可以高效地規(guī)劃高質(zhì)量的側(cè)銑刀具路徑的方法。這一點(diǎn)是目前制約側(cè)銑加工應(yīng)用的最主要原因,也限制了五軸機(jī)床潛力的發(fā)揮。
　　

2、本學(xué)位論文以復(fù)雜曲面五軸側(cè)銑加工為應(yīng)用背景,研究自由曲面?zhèn)茹姷毒呗窂揭?guī)劃的幾何原理和方法。主要采用的技術(shù)思路是使用一張或是數(shù)張直紋面來逼近目標(biāo)自由曲面,五軸側(cè)銑刀路就根據(jù)生成的直紋面進(jìn)行規(guī)劃。對(duì)任意自由曲面(或點(diǎn)云云數(shù)據(jù))進(jìn)行直紋面逼近主要包括:使用離散直線段最佳逼近目標(biāo)曲面、將離散直線段插值成為直紋面和使用整體優(yōu)化策略是直紋面逼近設(shè)計(jì)曲面,這三個(gè)技術(shù)層面,本文的內(nèi)容將圍繞上述三點(diǎn)展開,主要研究工作及創(chuàng)新性成果如下:
　　一、提出

3、了離散直紋逼近自由曲面的方法,包括建立對(duì)應(yīng)的二維域搜索規(guī)則、搜索路徑推進(jìn)方案、提出了直紋擬合算法。基于不同的工業(yè)實(shí)際需求,提出了不同搜索路徑推進(jìn)方案,并依次為依據(jù)將直紋化方法分為:自由直紋搜索、有約束直紋搜索和啟發(fā)式直紋搜索。
　　二、對(duì)于弧面分度凸輪和滾動(dòng)蝸桿工作廓面此類特殊的曲面,本文提出了按特征搜索直紋的方案。從這些曲面的運(yùn)動(dòng)規(guī)律中提取特征,獲取良好的直紋搜索效果。
　　三、提出了基于離散直紋的可加工性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)

4、離散直紋,判斷直紋面的光順性,機(jī)床坐標(biāo)系下刀路的光順性等性能指標(biāo)。為用戶提供直紋面生成效果的全面參考。提出了一種簡(jiǎn)單的,具有清晰幾何意義的離散直紋插值成直紋面的方法,并應(yīng)用優(yōu)化方法調(diào)整此直紋面進(jìn)一步逼近設(shè)計(jì)曲面。
　　四、針對(duì)一些無法通過直紋化獲得良好逼近效果的復(fù)雜曲面,開發(fā)了一種分段分層進(jìn)行直紋面擬合的算法。主要以分層側(cè)銑中可能遇到的困難為依據(jù),提出了曲面劃分的方式,并對(duì)劃分得到的曲面分別進(jìn)行直紋面逼近。
　　本文提出的直