目錄
“21世紀先進制造技術叢書”序
前言
第1章 緒論 1
1.1 多軸數(shù)控加工技術概述 1
1.2 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 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 運動學優(yōu)化 6
1.3 多軸數(shù)控加工技術應用現(xiàn)狀 9
1.3.1 工業(yè)應用現(xiàn)狀 9
1.3.2 現(xiàn)有多軸加工編程軟件 10
1.4 本書的內容編排 12
參考文獻 12
第2章 多軸數(shù)控加工幾何學優(yōu)化基礎理論 18
2.1 加工特征定義與幾何建模 18
2.1.1 計算機幾何造型技術 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 復雜加工特征幾何建模 26
2.2 刀具及刀具運動掃掠包絡面定義與建模 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 刀具運動掃掠包絡面定義與建模 32
2.3 多軸數(shù)控加工過程幾何學描述 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 刀具運動掃掠體形成與誤差分析 37
2.4 幾何學優(yōu)化問題及其實現(xiàn)技術 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 刀軸矢量運動學優(yōu)化 38
參考文獻 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方法 47
3.2.3 基于截面線的曲面重構方法 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 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 鼓形刀五軸側銑加工刀位軌跡規(guī)劃方法 96
4.3.1 嚴格凸切削刃刀具側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算 99
4.3.3 鼓形刀側銑加工帶寬計算 100
4.3.4 鼓形刀側銑加工刀位軌跡規(guī)劃 102
4.3.5 算例分析 103
參考文獻 103
第5章 復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 107
5.1.2 搜索初始點及搜索方向確定 108
5.1.3 清根刀心點的搜索算法 109
5.1.4 算法分析及推廣應用 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 復雜通道多軸加工刀具軌跡生成方法 131
5.4.1 復雜通道可加工性分析 132
5.4.2 復雜通道插銑加工刀具軌跡生成 142
5.4.3 復雜通道側銑加工刀具軌跡生成 144
參考文獻 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 臨界角計算 160
6.2.3 臨界點計算 161
6.2.4 臨界約束在刀軸控制中的應用 165
6.3 基于臨界約束的刀軸優(yōu)化方法 166
6.3.1 刀軸運動分析與可行域計算 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方法 183
6.4.1 三角網(wǎng)格模型的有向包圍盒構造 184
6.4.2 層次有向包圍盒樹的構造 185
6.4.3 有向包圍盒的快速相交檢測 187
6.4.4 碰撞干涉精確檢測 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 196
第7章 多軸數(shù)控加工后置處理方法 199
7.1 刀具擺動+工作臺旋轉結構五軸機床后置處理方法 199
7.1.1 標準結構機床的后置處理方法 200
7.1.2 偏心結構機床的后置處理方法 203
7.2 非正交刀具擺動+工作臺旋轉結構五軸機床后置處理方法 204
7.3 正交雙轉臺結構五軸機床后置處理方法 207
7.4 非正交雙轉臺結構五軸機床后置處理方法 208
7.4.1 非正交雙轉臺結構五軸機床——平面旋轉軸 208
7.4.2 非正交雙轉臺結構五軸機床——空間旋轉軸 211
參考文獻 214
第8章 多軸數(shù)控加工運動學優(yōu)化方法 216
8.1 運動學優(yōu)化主要內容 216
8.2 基于機床運動模型的走刀步長計算方法 219
8.2.1 機床運動模型 220
8.2.2 切削誤差估計 220
8.2.3 走刀步長計算 223
8.2.4 算例分析 223
8.3 刀軸矢量的運動學控制及優(yōu)化方法 225
8.3.1 基于機床運動結構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 考慮機床運動學的刀軸優(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 多軸加工進給速度的優(yōu)化方法 262
8.5.1 機床運動約束模型建立 262
8.5.2 進給速度離線優(yōu)化方法 265
8.5.3 進給速度在線優(yōu)化方法 266
參考文獻 267
第9章 多軸數(shù)控加工優(yōu)化技術應用 270
9.1 葉片多軸加工優(yōu)化技術與應用 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用 272
9.2 葉輪多軸加工優(yōu)化技術與應用 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用 277
9.3 整體葉盤多軸加工優(yōu)化技術與應用 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用 281
參考文獻 282