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题目：
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雅宝题库解析：
五坐标数控加工技术已被广泛应用于涡轮叶片、船用螺旋桨、工业模具和航空零部件的加工。理论上，与三坐标加工相比五坐标加工具有更多的优势，如较高生产效率和更好的加工质量。然而，实际上由于增加了两个旋转自由度，五坐标加工随之也带来一些新的题目，尤其是编程算法的复杂性。虽然许多学者在该领域进行了研究，并取得了一定的进展，提高了复杂曲面的加工质量和加工效率，但五坐标数控加工编程技术仍不完善，且缺乏相应的数学理论支持，因而有待于作进一步的研究和探索。而本论文主要对宽行加工刀位误差求解、刀轨规划技术和刀位优化算法进行了研究，具体内容如下：(1) 广义包络理论的研究。首先介绍了传统包络理论，包括回转面刀具的描述、传统包络理论的定义和包络条件。然后，对圆环面刀做复杂进给运动时刀具曲面族的包络和广义包络理论进行了研究，并将该理论应用到复杂曲面五坐标加工中。最后，给出了点到曲面的最短距离的计算方法，并讨论了广义包络题目的核心题目，即刀具曲面上特征线的求解方法。(2) 分析和总结了多点法采用传统的刀轨规划方法所存在的题目，在此基础上提出了一种双切触点迹线驱动刀轨规划算法，主要包括刀轨优化算法的基本原理、刀轨优化模型的建立以及该模型的计算求解。以模具行业中开敞曲面作为加工对象，利用该刀轨优化算法进行了加工试验，并且在三坐标测量机上对加工型面进行了测量。(3) 介绍了端点误差控制算法，给出了该算法的刀位优化模型。在此基础上提出了一种双端点迹线驱动刀轨规划算法，并建立其刀轨优化模型，以及给出了该优化模型的具体求解过程。给出了刀轨的评价原则，并归纳出评价刀轨质量的重要指标，即机床各运动轴的速度和加速度。以飞机蒙皮模具曲面作为加工对象，利用该刀轨优化算法进行了加工试验。(4) 目前环形刀具的刀位算法均未考虑圆刀片安装时存在前角和刃倾角，因而在理论上存在较大的编程误差。针对实际使用刀具为非圆截面环形刀具，通过对环形刀具的截面曲线进行分析，提出了一种非圆截面环形刀具刀位优化算法。首先利用经线法求解出刀具表面和工件曲面之间的误差分布，然后根据此误差分布来调整刀具位置和姿态，使刀具表面与设计曲面在不发生干涉的情况下实现密切接触，从而得到刀具在指定定位点处的最优刀位。(5) 五坐标数控加工过程中，刀轨是否光滑和连贯对曲面加工质量有重要影响。为保证刀轨的光滑连续，提出了一种面向刀轨光顺的刀位优化算法。首先，以刀触点处刀具的前倾角、侧偏角和偏置距离作为设计变量，以该点处的加工行宽作为目标函数，建立局部刀位优化模型。然后，利用以上局部刀位优化模型，推导出了刀具轨迹的矢量方程，进而通过分析该方程得出了影响刀轨质量的主要因素。随后，建立了一种面向刀轨光顺的五坐标刀位优化模型，并对该优化模型进行了求解。最后，以航空发动机叶片、汽轮机叶片和水轮机叶片作为加工对象进行了试验验证。 |
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发表于 2024-2-15 20:41:50
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