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第1章 五轴自由曲面加工概述1

1.1 数控技术及CAD/CAM发展1

1.2 五轴数控的工程背景5

1.3 五轴数控加工的研究内容及目标6

第2章 五轴数控曲面加工技术及刀具路径规划研究现状及分析8

2.1 引言8

2.2 刀具路径规划方法9

2.2.1 等参数刀具路径规划方法9

2.2.2 等平面刀具路径设计方法10

2.2.3 恒定残留高度刀具路径设计方法11

2.2.4 空间填充曲线刀具路径设计方法11

2.2.5 其他刀具路径设计方法12

2.3 机床刀具轨迹插补14

2.3.1 线性插补和圆弧插补15

2.3.2 参数曲线插补17

2.3.3 曲面插补18

2.3.4 其他插补方法18

2.4 刀具路径离散方法19

2.5 五轴加工中的刀具轴向设计21

2.6 计算机NC仿真和验证22

2.6.1 扫掠包络方法22

2.6.2 其他NC验证仿真方法22

2.7 五轴自由曲面加工的国内外研究现状24

2.8 本章 小结25

第3章 五轴加工误差分析及控制26

3.1 引言26

3.2 CAM软件误差来源分析及对比27

3.2.1 三轴加工误差分析27

3.2.2 五轴CAM软件误差来源分析30

3.2.3 不同五轴机床之间的误差对比分析34

3.3 五轴数控机床分类及加工误差评估35

3.3.1 主轴旋转式机床SR （Spindle Rotating）37

3.3.2 工作台旋转式机床RT （Rotary Table）44

3.3.3 主轴及工作台混合式HT （Hybrid Type） [140]52

3.4 步进长度向参数域的转换53

3.5 优化线性插补刀具路径离散技术研究55

3.6 实验及结论57

第4章 五轴自由曲面加工中区域优化及刀具路径规划方法研究59

4.1 介绍59

4.2 刀具定义及五轴加工中的刀具描述60

4.2.1 坐标系的定义60

4.2.2 刀具定义62

4.2.3 五轴加工中的刀具描述65

4.3 加工带宽度的评估66

4.3.1 五轴加工中的有效切削轮廓66

4.3.2 曲面的有效曲率70

4.3.3 加工带宽度的评估71

4.4 自由曲面的优化加工带分析75

4.5 寻找优化的初始刀具路径78

4.5.1 刀具的扫掠区域78

4.5.2 初始优化刀具路径的搜索78

4.6 曲面刀具路径分布优化研究83

4.7 侧向步进长度向参数域的转换86

4.8 五轴自由曲面加工的刀具路径规划的优化迭代算法90

4.9 实验与结论92

第5章 五轴加工中刀具轴向光顺研究97

5.1 介绍97

5.2 基于内插法的刀具轴向确定99

5.2.1 坐标插补法99

5.2.2 欧拉角度插补法101

5.2.3 四元数插补法103

5.3 无干涉刀具轴向设计方法研究105

5.3.1 无过切刀具轴向指定算法研究105

5.3.2 无碰撞刀具轴向指定算法研究110

5.4 无干涉刀轴光顺算法流程120

5.5 仿真实验验证与分析121

5.5.1 仿真实验步骤121

5.5.2 实验结果对比及分析124

第6章 五轴加工的刀具路径优化及误差分析127

6.1 介绍127

6.2 刀具路径规划流程127

6.3 仿真加工试验以及误差分析130

6.3.1 仿真加工试验130

6.3.2 加工仿真结果总结分析讨论136

6.4 与CAD/CAM系统的集成146

参考文献147

后记 研究总结157