復雜型腔高速切削加工刀具軌跡規(guī)劃與銑削穩(wěn)定性分析.pdf

1、本報告對復雜型腔高速切削加工過程中刀具軌跡規(guī)劃進行了深入研究。高速切削加工的切削速度要比常規(guī)切削速度高5～10倍以上，若刀具軌跡規(guī)劃不合理，在切削過程中會引起切削負荷突變。高切削速度與高進給率下切削負荷突變產(chǎn)生的破壞性行為，會直接導致加工質量下降、刀具破損與機床主軸損傷。因此本文提出基于水平集方法的智能刀具軌跡規(guī)劃方法。同時，針對加工過程的穩(wěn)定性問題，研究了每齒進給率對加工穩(wěn)定域的影響。通過銑削試驗，研究了線性與非線性切削力模型的切削力

2、系數(shù)擬合方法，并通過試驗與仿真研究徑向切寬對最大切削力的影響及進給率變化對平均切削力的影響。主要的研究工作及成果總結如下：
　　 1.提出了基于水平集方法的型腔嵌入表達模型及螺旋刀具軌跡規(guī)劃方法。引入曲率流運動，通過求解Hamilton-Jacobi系統(tǒng)方程進行型腔可加工區(qū)域的識別，且利用隱函數(shù)進行不可加工區(qū)域的幾何量計算。根據(jù)加工精度的要求，構造水平集方程的速度函數(shù)，實現(xiàn)型腔邊界的低曲率偏置。通過建立相鄰偏置線間的對角線，實現(xiàn)

3、復雜型腔的低曲率螺旋軌跡規(guī)劃?；谒郊椒ǖ牡毒哕壽E生成的優(yōu)點是型腔邊界在偏置的過程無需處理復雜的拓撲變化，且曲率流的平滑作用也不需檢測高曲率角點。與傳統(tǒng)的生成螺旋刀具軌跡方法相比，不需要設置復雜的求解偏微分方程的邊界條件。
　　 2.針對具有狹長特征的復雜型腔，提出隱式的智能刀具軌跡規(guī)劃方法。利用快速推進法實現(xiàn)型腔的中軸變換，其優(yōu)點是自動選擇初始拓撲節(jié)點，且能夠處理帶孔幾何結構的中軸變換，使其能方便處理復雜帶島型腔。根據(jù)中軸

4、變換的性質，確定型腔中軸上最大內切圓的圓心及半徑，通過設定狹長區(qū)域與非狹長區(qū)域分割的內切圓半徑閾值，實現(xiàn)根據(jù)型腔特征的區(qū)域分割。利用符號距離函數(shù)的特性，進行非狹長區(qū)域的區(qū)域合并，然后在不同區(qū)域分別構造大圓弧刀具軌跡及螺旋刀具軌跡，從而實現(xiàn)復雜型腔的智能刀具軌跡規(guī)劃。
　　 3.根據(jù)數(shù)控加工試驗進行銑削穩(wěn)定性分析。在建立平底刀線性與非線性切削力模型的基礎上，研究了以加工過程中的動態(tài)位移為變量的切削過程穩(wěn)定性分析的一維模型與二維模型