五轴自由曲面NC加工刀路优化及误差控制PDF电子书下载

第1章 五轴自由曲面加工概述 1

1.1 数控技术及CAD/CAM发展 1

1.2 五轴数控的工程背景 5

1.3 五轴数控加工的研究内容及目标 6

第2章 五轴数控曲面加工技术及刀具路径规划研究现状及分析 8

2.1 引言 8

2.2 刀具路径规划方法 9

2.2.1 等参数刀具路径规划方法 9

2.2.2 等平面刀具路径设计方法 10

2.2.3 恒定残留高度刀具路径设计方法 11

2.2.4 空间填充曲线刀具路径设计方法 11

2.2.5 其他刀具路径设计方法 12

2.3 机床刀具轨迹插补 14

2.3.1 线性插补和圆弧插补 15

2.3.2 参数曲线插补 17

2.3.3 曲面插补 18

2.3.4 其他插补方法 18

2.4 刀具路径离散方法 19

2.5 五轴加工中的刀具轴向设计 21

2.6 计算机NC仿真和验证 22

2.6.1 扫掠包络方法 22

2.6.2 其他NC验证仿真方法 22

2.7 五轴自由曲面加工的国内外研究现状 24

2.8 本章 小结 25

第3章 五轴加工误差分析及控制 26

3.1 引言 26

3.2 CAM软件误差来源分析及对比 27

3.2.1 三轴加工误差分析 27

3.2.2 五轴CAM软件误差来源分析 30

3.2.3 不同五轴机床之间的误差对比分析 34

3.3 五轴数控机床分类及加工误差评估 35

3.3.1 主轴旋转式机床SR （Spindle Rotating） 37

3.3.2 工作台旋转式机床RT （Rotary Table） 44

3.3.3 主轴及工作台混合式HT （Hybrid Type） [140] 52

3.4 步进长度向参数域的转换 53

3.5 优化线性插补刀具路径离散技术研究 55

3.6 实验及结论 57

第4章 五轴自由曲面加工中区域优化及刀具路径规划方法研究 59

4.1 介绍 59

4.2 刀具定义及五轴加工中的刀具描述 60

4.2.1 坐标系的定义 60

4.2.2 刀具定义 62

4.2.3 五轴加工中的刀具描述 65

4.3 加工带宽度的评估 66

4.3.1 五轴加工中的有效切削轮廓 66

4.3.2 曲面的有效曲率 70

4.3.3 加工带宽度的评估 71

4.4 自由曲面的优化加工带分析 75

4.5 寻找优化的初始刀具路径 78

4.5.1 刀具的扫掠区域 78

4.5.2 初始优化刀具路径的搜索 78

4.6 曲面刀具路径分布优化研究 83

4.7 侧向步进长度向参数域的转换 86

4.8 五轴自由曲面加工的刀具路径规划的优化迭代算法 90

4.9 实验与结论 92

第5章 五轴加工中刀具轴向光顺研究 97

5.1 介绍 97

5.2 基于内插法的刀具轴向确定 99

5.2.1 坐标插补法 99

5.2.2 欧拉角度插补法 101

5.2.3 四元数插补法 103

5.3 无干涉刀具轴向设计方法研究 105

5.3.1 无过切刀具轴向指定算法研究 105

5.3.2 无碰撞刀具轴向指定算法研究 110

5.4 无干涉刀轴光顺算法流程 120

5.5 仿真实验验证与分析 121

5.5.1 仿真实验步骤 121

5.5.2 实验结果对比及分析 124

第6章 五轴加工的刀具路径优化及误差分析 127

6.1 介绍 127

6.2 刀具路径规划流程 127

6.3 仿真加工试验以及误差分析 130

6.3.1 仿真加工试验 130

6.3.2 加工仿真结果总结分析讨论 136

6.4 与CAD/CAM系统的集成 146

参考文献 147

后记 研究总结 157