数控加工空间运动平滑路径的规划

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1、V5．2．1加工路径直线插补⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯625．2．2加工路径插值样条插补⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯635．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯66第六章总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯676．1研究工作总结与主要创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一676．1．1研究工作总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯676．1．2主要创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．67

2、6．2研究展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．68参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．69致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书VI主要符号x，Y，z一笛卡尔坐标系中的位置坐标佃)甜一无量纲空间参数曲线的参数曲线参数0≤zf≤1丁—采样时间(ms)△丁—插补周期fms)址一插补弦长(mm)P一插补点处曲线曲率半

3、径占—插补误差s一无量纲样条曲线调形系数K一参数方程曲线曲率(mm)R一刀具半径(mm)v一刀具运动速度(m／s)口一刀具运动加速度(m／s2)黄建：数控加工空间运动平滑路径的规划1．1课题背景第一章绪论目前，曲面加工技术主要应用于制造大批量生产中所使用复杂刀具、模具，如汽车制造中车身覆盖件的锻模和冲模，铸造和塑料成型工业中使用的压铸模、注塑模，以及电火花加工中所需要的成形电极等。早期(数控技术出现之前)的曲面加工主要采用人工方法，这种加工方法靠手工进行放样、打磨，为了在制造过程中进行检测，常常还需要使用事先制作好的大量

4、型线样板，这样的加工方法不但耗时、产品生产周期长，而且加工精度低，完全靠工人熟练程度控制，生产成本高、费用大，难以满足实际生产的需要IlJ。自20世纪70年代以后，数控机床和数控加工技术在机械制造领域得到了广泛的应用，特别是在工件模具的加工制造中。复杂曲面轮廓数控机床铣削逐渐取代了以往人工打造的方式。但是那时采用的数控机床一般是三轴联动甚至是三轴两联动(两轴半)的，复杂曲面加工效率和精度都不高。进入20世纪80年代以后，五轴联动数控铣床在复杂曲面加工中得到了应用，铣削效率和精度都有所提高，经五轴轮廓铣后的工件表面已经十分

5、接近工件的最终形状，但仍需手工进行打磨和抛光圈。到了20世纪80年代末期，高速切削(HighSpeedCutting，HSC)技术在工业生产中的应用从机床、刀具到其他技术都得到了不断地完善并逐步发展成熟。在生产效率不变的前提下使进刀步距减少成为可能，从而也为提高自由曲面的加工精度和降低其表面粗糙度提供了前提条件。随着现代计算机、激光、电子技术的不断发展，以及新材料、新工艺的不断出现，自由曲面的加工除了可以采用CNC技术以外，又出现了许多新方法，如激光开槽(LaserCaving)、快速原型制造(RapidPrototyp

6、ing)和快速工装(RapidTooling)等。这些新兴自由曲面加工技术的优点在于所需设备结构简单、灵活性很高，特别适合于加工单件或小批量的工具或模具。虽然这些自由曲面加工新技术、新方法各有自己的长处，但数控加工技术仍然是曲面加工中一种量大、面广的技术，和这些新技术相比，有自己独到的优势，是目前自由曲面加工的主要方法LjJ。数控机床诞生之初，数控编程技术就受到了广泛关注，成为CAD／CAM系统中的重要组成部分，各工业发达国家也投入了大量的人力物力。在20世纪70年代初期，美国洛克希德加利福尼亚飞机制造公司率先成功开发出

7、可以应用于飞机设计与制造的CAD／CAM软件编程系统。到了20世纪90年代，各种成熟的、商品化的C。气D／CAM软件在发达国家中的应用已经相当普遍，如美国EDS公司的Unigraphics、PT公司的Pro／Engineer、CNCSoftwareInc．的MasterCAM、DELCAM公司的PowerMiU，以及德国OpenMind公司的HyperMill等。这些优秀的CAD／CAM软件无论在几何造型设计方面还是在加工编程方面都具有强大的功能。如在几何造型方面，可以进行产品结构设计和造型，并对产品的模型进行真实感图形

8、显示，使产品设计师能实时地进行产品的修改；在加工方面，提供了多种类型刀具定义功能，可以根据不同的工艺过程计算数控加工的刀位轨迹，可以对实际加工场景进行计算机模拟仿真等。我国自“七五”计划以来，在CAD／CAM编程技术方面取得了一大批2扬州大学硕士学位论文科技成果，并最早在我国的航天工业中取得了应用。在进入20世纪90