基于相伴曲面的自由曲面侧铣刀位规划研究

发布时间：2021-01-13 03:11

　　目前,自由曲面在工业生产中得到了广泛的应用。针对自由曲面的加工,目前的生产实践通常采用的是点铣法。而与点铣法相比,侧铣加工方法具有加工效率高、表面质量好等优点,受到了研究者们的关注。但是鉴于自由曲面的多样性、复杂性,针对自由曲面的侧铣加工尚未形成一套成熟的理论与技术。本文利用微分几何学的相伴曲面方法,建立侧铣加工的误差模型,结合试验设计与代理模型计算,研究自由曲面侧铣加工刀位生成的一般的理论与方法。在NX软件中建立曲面模型后,导出为IGES文件,然后编写程序将其读入到MATLAB中。利用NURBS曲面的相关理论与方法,建立了曲面对象的数据成员和成员函数,实现了求曲面上的点、切矢、法向量、主曲率、主方向以及交换曲面参数、反转曲面方向、求点到曲面的距离等功能。考虑到一般自由曲面不能一刀加工成型,使用直纹面拟合自由曲面的方法划分了加工带,并生成了初始刀位。针对在单刀位下得到刀具包络面与设计曲面之间的误差这个问题,以标杆为联系刀具曲面与设计曲面间的纽带,建立了包络误差模型。并利用标杆最小值条件与包络条件的等价性,提出了基于特征标杆的误差优化目标函数。由于刀轴位姿与包络误差之间的关系不能用显式函... 

【文章来源】：大连交通大学辽宁省

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１自由曲面的实际应用举例??Ｆｉｇ．?１．１?Ｅｘａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ｆｒｅｅ－ｆｏｒｍ?ｓｕｒｆａｃｅｓ?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｐｒａｃｔｉｃｅ??

譬??图１．２点铣法加工自由曲面??Ｆｉｇｌ?．２?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｆｒｅｅ－ｆｏｒｍ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｕｓｉｎｇ?ｐｏｉｎｔ?ｍｉｌｌｉｎｇ?ｍｅｔｈｏｄ??侧铣法指的是用圆柱刀或者圆锥刀的侧刃铣削曲面的方法，如图１．３。这种方法最??大的优势在于显著提高了加工带宽，并充分发挥了五坐标联动机床的潜能。对于直纹面，??加工带是整个直母线方向，故精加工可以一刀成形；而对于一般自由曲面，虽然必须划??分若干加工带，曲面精加工需要多条刀路才能完成，但是相对点铣法而言，加工带宽往??往大为改观，并且加工残留没有点铣那样明显，后期工作大大减轻。按照微分几何的理??论，沿着非可展直纹面的直母线，曲面的法向量的方向会发生变化［２］。也就是说，不存??在一个切平面，使得某条直母线位于该切平面内。这使得非可展直纹面侧铣加工一定存??在原理性误差。而对于一般自由曲面，铣刀与工件之间是区域接触，加工的过程实际上??是在试图用一系列刀具包络面去拟合一个自由曲面。因此

图１．２点铣法加工自由曲面??．２?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｆｒｅｅ－ｆｏｒｍ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｕｓｉｎｇ?ｐｏｉｎｔ?ｍｉｌｌｉｎｇ?ｍｅｔｈ柱刀或者圆锥刀的侧刃铣削曲面的方法，如了加工带宽，并充分发挥了五坐标联动机床向，故精加工可以一刀成形；而对于一般自加工需要多条刀路才能完成，但是相对点铣残留没有点铣那样明显，后期工作大大减轻的直母线，曲面的法向量的方向会发生变条直母线位于该切平面内。这使得非可展直一般自由曲面，铣刀与工件之间是区域接触包络面去拟合一个自由曲面。因此，需要解也就是刀位优化问题。自由曲面侧铣加工刀由曲面的一个特例一一非可展直纹面上。??


本文编号：2974092