目錄
“21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書”序
前言
第1章 緒論 1
1.1 多軸數(shù)控加工技術(shù)概述 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1
1.2.1 曲線曲面建模 2
1.2.2 刀具軌跡生成 4
1.2.3 刀軸控制優(yōu)化 5
1.2.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化 6
1.3 多軸數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 9
1.3.1 工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀 9
1.3.2 現(xiàn)有多軸加工編程軟件 10
1.4 本書的內(nèi)容編排 12
參考文獻(xiàn) 12
第2章 多軸數(shù)控加工幾何學(xué)優(yōu)化基礎(chǔ)理論 18
2.1 加工特征定義與幾何建模 18
2.1.1 計(jì)算機(jī)幾何造型技術(shù) 18
2.1.2 加工特征定義與表示 21
2.1.3 自由曲線曲面幾何建模 24
2.1.4 復(fù)雜加工特征幾何建模 26
2.2 刀具及刀具運(yùn)動(dòng)掃掠包絡(luò)面定義與建模 30
2.2.1 通用APT刀具定義與建模 30
2.2.2 刀具干涉特征分析 31
2.2.3 刀具運(yùn)動(dòng)掃掠包絡(luò)面定義與建模 32
2.3 多軸數(shù)控加工過程幾何學(xué)描述 35
2.3.1 材料切除過程建模 35
2.3.2 刀具與曲面接觸狀態(tài)分析 36
2.3.3 刀具運(yùn)動(dòng)掃掠體形成與誤差分析 37
2.4 幾何學(xué)優(yōu)化問題及其實(shí)現(xiàn)技術(shù) 38
2.4.1 刀具的優(yōu)化選擇 38
2.4.2 刀具軌跡生成及優(yōu)化 38
2.4.3 刀軸矢量控制及優(yōu)化 38
2.4.4 刀軸矢量運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化 38
參考文獻(xiàn) 39
第3章 面向加工的工藝曲面建模方法 41
3.1 重新參數(shù)化方法 41
3.1.1 曲線重新參數(shù)化 41
3.1.2 曲面重新參數(shù)化 42
3.1.3 裁剪曲面重新參數(shù)化 42
3.2 曲面逼近與重構(gòu)方法 44
3.2.1 自由曲面直紋面逼近方法 44
3.2.2 非均勻余量曲面重構(gòu)方法 47
3.2.3 基于截面線的曲面重構(gòu)方法 48
3.3 葉片緣頭拼接方法 49
3.3.1 葉片正向造型緣頭拼接方法 50
3.3.2 葉片逆向造型緣頭拼接方法 55
3.4 葉片防扭曲造型方法 58
3.4.1 截面線數(shù)據(jù)離散 59
3.4.2 單曲面葉片造型方法 63
3.4.3 組合曲面葉片造型方法 65
參考文獻(xiàn) 67
第4章 自由曲面多軸加工刀位軌跡規(guī)劃方法 69
4.1 平底刀五軸端銑加工刀位軌跡規(guī)劃方法 69
4.1.1 有效切削輪廓模型建立 70
4.1.2 平底刀端銑加工帶寬計(jì)算 73
4.1.3 平底刀端銑刀軸傾角優(yōu)化 74
4.1.4 算例分析 75
4.2 環(huán)形刀五軸寬行加工刀位軌跡規(guī)劃方法 77
4.2.1 環(huán)形刀五軸寬行加工基礎(chǔ)理論 77
4.2.2 刀具方位的二階泰勒逼近優(yōu)化 80
4.2.3 刀具方位的廣域空間逼近優(yōu)化 86
4.2.4 環(huán)形刀五軸寬行加工刀位軌跡規(guī)劃 93
4.3 鼓形刀五軸側(cè)銑加工刀位軌跡規(guī)劃方法 96
4.3.1 嚴(yán)格凸切削刃刀具側(cè)銑加工曲面的可加工性分析 96
4.3.2 刀具與被加工曲面主方向夾角計(jì)算 99
4.3.3 鼓形刀側(cè)銑加工帶寬計(jì)算 100
4.3.4 鼓形刀側(cè)銑加工刀位軌跡規(guī)劃 102
4.3.5 算例分析 103
參考文獻(xiàn) 103
第5章 復(fù)雜特征多軸加工刀具軌跡生成方法 106
5.1 多曲面體清根加工刀具軌跡生成方法 106
5.1.1 多曲面體清根加工特點(diǎn) 107
5.1.2 搜索初始點(diǎn)及搜索方向確定 108
5.1.3 清根刀心點(diǎn)的搜索算法 109
5.1.4 算法分析及推廣應(yīng)用 113
5.1.5 多刀清根加工刀具軌跡生成 116
5.2 多曲面島嶼螺旋加工刀具軌跡生成方法 119
5.2.1 螺旋加工局部坐標(biāo)系建立 119
5.2.2 螺旋加工刀具軌跡生成 121
5.2.3 算例分析 125
5.3 葉片螺旋銑加工刀具軌跡生成方法 126
5.3.1 單曲面葉片等參數(shù)螺旋加工刀具軌跡生成 127
5.3.2 組合曲面葉片等參數(shù)螺旋加工刀具軌跡生成 128
5.3.3 葉片通道螺旋加工刀具軌跡生成 130
5.4 復(fù)雜通道多軸加工刀具軌跡生成方法 131
5.4.1 復(fù)雜通道可加工性分析 132
5.4.2 復(fù)雜通道插銑加工刀具軌跡生成 142
5.4.3 復(fù)雜通道側(cè)銑加工刀具軌跡生成 144
參考文獻(xiàn) 146
第6章 多軸數(shù)控加工刀軸控制及優(yōu)化方法 150
6.1 基于距離監(jiān)視的刀軸約束統(tǒng)一處理算法 150
6.1.1 基于刀具坐標(biāo)系的干涉距離監(jiān)視算法 151
6.1.2 帶約束的刀具-曲面配準(zhǔn)模型及求解算法 152
6.1.3 算法基本流程 156
6.1.4 算例分析 157
6.2 基于臨界約束的刀軸控制方法 158
6.2.1 臨界約束及刀具不變量定義 158
6.2.2 臨界角計(jì)算 160
6.2.3 臨界點(diǎn)計(jì)算 161
6.2.4 臨界約束在刀軸控制中的應(yīng)用 165
6.3 基于臨界約束的刀軸優(yōu)化方法 166
6.3.1 刀軸運(yùn)動(dòng)分析與可行域計(jì)算 167
6.3.2 四軸加工刀軸優(yōu)化方法 169
6.3.3 五軸加工刀軸優(yōu)化方法 172
6.4 基于層次有向包圍盒樹的碰撞干涉檢測(cè)方法 183
6.4.1 三角網(wǎng)格模型的有向包圍盒構(gòu)造 184
6.4.2 層次有向包圍盒樹的構(gòu)造 185
6.4.3 有向包圍盒的快速相交檢測(cè) 187
6.4.4 碰撞干涉精確檢測(cè) 191
6.5 基于幾何約束模型的刀軸優(yōu)化方法 193
6.5.1 刀軸約束曲線 193
6.5.2 刀軸控制網(wǎng)格 195
參考文獻(xiàn) 196
第7章 多軸數(shù)控加工后置處理方法 199
7.1 刀具擺動(dòng)+工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)五軸機(jī)床后置處理方法 199
7.1.1 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)機(jī)床的后置處理方法 200
7.1.2 偏心結(jié)構(gòu)機(jī)床的后置處理方法 203
7.2 非正交刀具擺動(dòng)+工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)五軸機(jī)床后置處理方法 204
7.3 正交雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)五軸機(jī)床后置處理方法 207
7.4 非正交雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)五軸機(jī)床后置處理方法 208
7.4.1 非正交雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)五軸機(jī)床——平面旋轉(zhuǎn)軸 208
7.4.2 非正交雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)五軸機(jī)床——空間旋轉(zhuǎn)軸 211
參考文獻(xiàn) 214
第8章 多軸數(shù)控加工運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化方法 216
8.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化主要內(nèi)容 216
8.2 基于機(jī)床運(yùn)動(dòng)模型的走刀步長(zhǎng)計(jì)算方法 219
8.2.1 機(jī)床運(yùn)動(dòng)模型 220
8.2.2 切削誤差估計(jì) 220
8.2.3 走刀步長(zhǎng)計(jì)算 223
8.2.4 算例分析 223
8.3 刀軸矢量的運(yùn)動(dòng)學(xué)控制及優(yōu)化方法 225
8.3.1 基于機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的碰撞干涉修正方法 225
8.3.2 非正交四軸加工的刀軸控制方法 233
8.3.3 考慮機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)的刀軸優(yōu)化方法 245
8.4 多軸加工刀位軌跡的區(qū)間優(yōu)化方法 251
8.4.1 刀軌的光順處理 251
8.4.2 葉片曲面加工中的軌跡優(yōu)化 255
8.5 多軸加工進(jìn)給速度的優(yōu)化方法 262
8.5.1 機(jī)床運(yùn)動(dòng)約束模型建立 262
8.5.2 進(jìn)給速度離線優(yōu)化方法 265
8.5.3 進(jìn)給速度在線優(yōu)化方法 266
參考文獻(xiàn) 267
第9章 多軸數(shù)控加工優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用 270
9.1 葉片多軸加工優(yōu)化技術(shù)與應(yīng)用 270
9.1.1 葉片加工工藝分析 270
9.1.2 葉片多軸數(shù)控加工編程軟件及應(yīng)用 272
9.2 葉輪多軸加工優(yōu)化技術(shù)與應(yīng)用 275
9.2.1 葉輪加工工藝分析 275
9.2.2 葉輪加工工藝規(guī)劃 276
9.2.3 葉輪多軸數(shù)控加工編程軟件及應(yīng)用 277
9.3 整體葉盤多軸加工優(yōu)化技術(shù)與應(yīng)用 278
9.3.1 整體葉盤加工工藝分析 279
9.3.2 整體葉盤多軸數(shù)控加工編程軟件及應(yīng)用 281
參考文獻(xiàn) 282