槽特征内型侧铣加工策略和刀轨生成方法

摘要

结合国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”和航空制造企业的实际需求，针对槽特征内型侧铣加工过程中，转角处材料余量不均匀引起切削力突增，加剧刀具磨损；转角处刀轨曲率突变，机床动力学特性与刀轨曲率不匹配导致机床振动剧烈，严重影响工件加工质量等问题，本文综合考虑切削力和机床动力学特性的约束，研究槽特征内型侧铣加工刀轨与切削力、机床动力学特性之间复杂的关联关系，进而提出了一种新的槽特征内型刀轨加工策略及刀轨生成方法，论文主要创新点如下：
　　（1）研究了侧铣加工策略与切削力、机床动力学特性之间的关联关系。针对侧铣加工特点，建立了切削力与刀具接触角、进给速度等切削参数以及机床动力学特性与刀轨曲率、进给速度之间的关系，为槽特征内型侧铣加工刀轨的生成和进给速度优化奠定了基础。
　　（2）提出了一种考虑切削力和机床动力学特性的槽特征内型侧铣加工刀轨生成方法。以转角循环铣加工策略为基础，通过调节刀具接触角保证切削力的稳定，利用一对变螺旋曲线实现转角处刀轨的G2连续，可以保证加工过程的稳定，适用于高速加工。
　　（3）针对本文槽特征内型侧铣加工刀轨的特点，研究了与槽特征加工策略相匹配的进给速度优化方法。该方法在保证切削载荷稳定的同时，根据机床动力学特性和刀轨曲线信息计算最大进给速度，充分发挥本文槽特征内型侧铣加工刀轨的优势，在保证加工质量的前提下进一步提高加工效率。
　　（4）开发了槽特征内型侧铣加工刀轨生成系统，实现了刀轨自动生成和进给速度优化功能。槽特征内型侧铣加工实验表明，与传统方法相比，本文提出的槽特征内型侧铣加工刀轨能够有效地提高槽特征内型的加工质量和加工效率。

目录

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1引言

1.2槽特征内型加工工艺概述

1.3相关技术研究现状

1.4槽特征内型侧铣加工研究的难点

1.5课题来源及论文的内容安排

第二章 槽特征内型侧铣加工策略

2.1侧铣加工策略与切削力的关系分析

2.2侧铣加工策略与机床动力学特性的关系分析

2.3槽特征内型侧铣加工策略

2.4本章小结

第三章 槽特征内型侧铣加工刀轨生成方法

3.1槽特征内型三轴侧铣加工刀轨生成方法

3.2槽特征内型五轴侧铣加工刀轨生成方法

3.3实例分析

3.4相关技术对比

3.5本章小结

第四章 与槽特征内型侧铣加工策略匹配的进给速度优化方法

4.1槽特征内型侧铣加工的进给速度

4.2基于切削力和机床动力学特性约束的进给速度优化模型

4.3槽特征内型侧铣进给速度的优化算法

4.4实例分析

4.5相关技术对比

4.6本章小结

第五章 槽特征内型侧铣加工刀轨生成系统

5.1系统开发环境

5.2系统框架介绍

5.3系统运行实例

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文