基于反求工程的自由曲面数控加工的研究与应用

摘要

该文对反求工程中自由曲面零件的三维数据采集方式、测量数据预处理、曲面重建以及数控加工刀具轨迹生成进行了理论的研究和实践应用.该文分析了反求技术中三维数据的采集方式、测量过程中测量区域的规划和测点的分布,对测量数据的去噪、压缩、插补、光顺及测头半径补偿和数据重定位整合等处理提出了较好的的方法.对基于三角B ezier曲面和B样条或NURBS曲面的曲面重构进行了论述,介绍了B样条和NURBS曲线曲面特点并对用插值法生成曲线曲面进行了研究.综上所述,对自由曲面零件进行反求,利用CAD/CAM系统生成数控加工程序是具有复杂的自由曲面零件生产的先进技术,可以极大的提高生产的灵活性和精确性.该论文的研究工作丰富了自由曲面的反求和数控加工理论和方法,将在一定程度上促进该项技术的推广和应用.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2基于反求的数控加工研究现状及其关键技术

1.2.1反求工程研究现状

1.2.2反求工程的关键技术

1.2.3自由曲面数控编程技术研究现状

1.3本文研究的主要内容及论文框架

1.4本章小结

第二章自由曲面的数字化技术

2.1三维数据采集方式

2.1.1接触式数字采集方法

2.1.2非接触式数字采集方法

2.2自由曲面三维数据测量规划

2.2.1测量区域界定

2.2.2测点分布

2.3测量数据处理

2.3.1去噪处理

2.3.2数据压缩

2.3.3数据插补

2.3.4数据光顺

2.3.5测头半径的影响消除

2.3.6测量数据重定位整合

2.4本章小结

第三章自由曲面的三维重构

3.1逆向工程中的曲面重构技术

3.1.1以三角Bezier曲面为基础曲面构造

3.1.2以B样条或NURBS曲面为基础的曲面构造

3.2 B样条和NURBS曲线曲面

3.2.1 B样条曲线曲面

3.2.2 NURBS曲线曲面

3.3曲线曲面生成

3.3.1 B样条曲线插值

3.3.2 NURBS曲线的反算拟合

3.3.3 NURBS曲面反算拟合

3.4应用实例

3.5本章小结

第四章自由曲面数控加工参数分析

4.1自由曲面的区域分类与刀具半径

4.1.1自由曲面的分类

4.1.2球刀半径的确定

4.2数控刀具类型及刀具选择

4.2.1数控刀具类型

4.2.2多轴加工时平头立铣刀的特点

4.3走刀步长与加工带宽度

4.3.1走刀步长

4.3.2加工带宽度与残留高度

4.4本章小结

第五章自由曲面数控加工刀具轨迹的规划与计算

5.1刀具轨迹生成策略

5.2与刀具轨迹有关的几个基本概念

5.3刀具轨迹生成方法

5.3.1、参数线法

5.3.2等距截面法

5.3.3等残留高度法

5.4多轴数控加工刀具轨迹计算

5.4.1加工误差分析

5.4.2非线性误差的补偿

5.4.3走刀步长计算

5.5应用实例

5.6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

攻读学位期间发表的学术论文