型腔高速铣削环切加工刀具轨迹优化

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1、学校代码10530学号200907051417分类号TH164密级硕士学位论文型腔高速铣削环切加工刀具轨迹优化学位申请人石可伟指导教师周后明博士学院名称机械工程学院学科专业机械工程研究方向刀具轨迹优化二零一二年四月二十日Pocketofthetoolpathoptimizationwhichisring-cuttedofhighspeedmillingCandidateShiKeweiSupervisorDoctorZhouHoumingCollegeCollegeofMechanicalEngineeringProgramMechanicalEngineeringSpecialization

2、ToolpathoptimizationDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateApril.202012湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关

3、部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日湘潭大学硕士学位论文摘要型腔类零件广泛存在于航天航空、汽车、模具等制造业中，因其往往具有复杂多型面结构、精度要求高等特点而使得在传统的加工条件下加工效率不高加工质量难以保证。高速铣削加工技术的出现为这类零件的高效高精度加工提供了新的解决途径。但要将高速铣削加工技术应用于型腔类零件的加工，除具备高速铣削加工机床和刀具等条件外，适用于高速铣削加工的

4、光滑连续、切削平稳的加工刀具轨迹规划就成为了关键。针对型腔环切加工环间法向过渡刀具轨迹不光滑、圆弧过渡时出现圆弧和直线连接间断等问题，提出了Clothoid曲线和B样条曲线两种新的环间过渡方式，研究了型腔高速铣削加工时环间过渡刀具轨迹连续、铣削力平稳的优化策略。结果表明：Clothoid曲线过渡和B样条曲线过渡的刀具轨迹均光滑连续、切削过程平稳，适用高速加工的要求。首先，论文介绍了型腔高速铣削加工中刀具轨迹的研究现状。包括刀具轨迹的生成、刀具轨迹的连接和型腔高速铣削加工的走刀方式，并重点介绍了型腔高速铣削加工的过渡方式。其次，着重阐述了型腔高速铣削环切加工刀具轨迹规划算法的实现。结合高速铣削型

5、腔环切法刀具轨迹和网络优化理论中Dijkstra算法的共同特点，将Dijkstra算法用于环切法刀具轨迹的连接，推导基于Dijkstra算法的型腔高速铣削加工刀具轨迹算法，解决型腔高速铣削加工刀具轨迹生成中存在的轨迹干涉、轮廓的自交处理等问题，实现型腔的高速铣削加工。然后，介绍了国内外现有的CAM软件环切加工时自带的环间过渡方式：法向过渡和一般圆弧过渡。对于环间法向过渡方式，环间的刀具轨迹不连续，而且刀具在过渡过程中存在铣削力的突然增大，影响高速铣削加工零件的质量，严重时还会造成刀具的崩断等。对于圆弧过渡，当圆弧过渡半径大于行间距离的一半时，该圆弧的一端直接与刀具轨迹相交，另一端则是直线段连接

6、，行间刀具轨迹不连续。根据以上环间过渡方式的不足及高速铣削加工的要求，提出了环间Clothoid曲线过渡和环间B样条曲线过渡。最后，文章建立了型腔高速铣削加工环间法向过渡、较大圆弧过渡、Clothoid曲线过渡和B样条曲线过渡的数学模型，并进行了仿真和切削实验测试。通过型腔高速铣削刀具轨迹的仿真、铣削力的测试、表面粗糙度特征的分析，验证了环间Clothoid曲线过渡方式和B样条曲线过渡方式优于圆弧过渡和法向过渡。关键词：型腔;高速铣削;刀具轨迹;环间过渡;轨迹优化I湘潭大学硕士学位论文AbstractCavitypartsarewidelyusedinaerospace,automobile,

7、mouldandothermanufacturingindustries.However,underthetraditionalconditions,cavitypartshavelowprocessingefficiencyandqualitybecauseoftheircomplexstructureandpreciserequirements.High-speedmillingtechnol