应用NURBS曲线插补技术加工复合材料曲面的精度与质量控制技术研究

摘要

本文尝试将NURBS(非均匀有理B样条曲线)直接插补技术引入复杂型面复合材料薄壁结构件的加工刀具路径插补中,代替传统的直线-圆弧插补,通过刀具路径优化的方式改善机械加工导致的纤维层的错层与局部细微结构的纤维层剥离问题,有效抑制加工引入的材料结构与性能的损伤.通过理论分析与计算仿真,探索出了合理的插补实现流程,采用UGNX控制运动输出模式,进而设置曲线插补的连接拟合精度,并利用UGNX软件的后处理构造器与二次开发模块UG/OPEN GRIP实现插补程序后处理,最终应用FANUCNC系统NURBS曲线插补的代码完成CNC表达.以某个研制型号部件为例,仿真验证得出NURBS曲线直接插补加工可获得较高的表面平顺程度和轮廓精度.更加关键的是,针对纤维增强复合材料,此直接插补方法可降低纤维增强复合材料的局部分层或者局部纤维层酥松,并降低由振颤时瞬态接触应力突变引起的复合材料基体微观压溃等加工损伤.