随着航空航天、运载工具、能源动力等行业的飞速发展,大型复杂薄壁零件被广泛采用,如螺旋桨、整体叶轮、飞机蒙皮结构件以及火箭网格壁板等。这些零件在生产加工过程中对加工精度的要求非常高,同时还要求具有较短的加工时间和非常优异的加工质量。本书以薄壁件五轴加工技术为基础,针对曲率光顺影响刀具路径问题,从运动学角度出发,提出相关算法来控制薄壁件轮廓误差,使得整个加工路径曲率光顺,从加工工艺参数优化和变形误差补偿两个方面实现对加工变形和精度的控制,基于RTX数控系统进行二次开发,实现插补、加减速规划、位置控制等功能,形成了薄壁件高速高精加工过程中路径与速度规划到加工变形控制与补偿的理论与方法。
全书共分为7章,第1章介绍了薄壁件和五轴加工的特点,分析了刀具轨迹规划和数控插补对零件加工质量的影响。第2章针对连续线段的加工采用参数曲线实现光顺过渡并解决前瞻加减速规划问题,提出了NURBS曲线、S曲线加减速算法及前瞻控制算法的理论。第3章针对五轴线性刀路,利用系列双三次NURBS曲线算法,对刀具中心点平移轨迹和刀轴点平移轨迹进行拐角光顺,获得满足误差约束且达到G2连续的五轴双NURBS曲线拐角刀路,实现刀具平移和旋转的平滑变化。第4章提出了中断加速度的拐角平滑算法和连续加速度的拐角平滑算法,基于跳度限制加速度曲线及其速度和加速度边界条件,结合进给运动的速度、加速度、跳度极限和指定的轮廓误差,生成曲率光顺的拐角转接轮廓,实现拐角平滑转接且使加工路径达到G3连续。第5章基于拐角轮廓间短线段的进给运动规划,在整个加工路径实现不间断进给运动的目标,获得满足G1连续的加速度轮廓,开发了在指定范围内调整*大转接速度的插补算法,使得拐角处的转接运动和拐角轮廓间短线段的进给运动的加工时间之和达到*优。第6章利用有限元分析软件对薄壁零件加工过程中的整体变形规律进行了分析和预测,分别从工艺控制变形和误差补偿控制变形方面对零件的加工精度控制及补偿方法进行了研究,提出了相应的工艺控制措施和补偿策略。第7章基于RTX数控系统,研究了小线段插补的数据采样算法、S曲线加减速规划、位置控制算法,利用连续小线段间高速衔接的离散速度平滑处理,使数控机床在较高速度下获得较高的精度和柔韧性,完善了薄壁件数控加工理论与精度控制方法。
本书可供从事先进制造、航空薄壁件加工、数控系统开发等领域的研究人员和专业技术人员参考,也可以作为高等院校机械类专业研究生的教材或参考书。
本书的出版获得了国家科技重大专项(2018ZX04013001、2019ZX04020001)、国家自然科学基金项目(51305254、51775328)、上海市科委项目(22XD1433700)以及上海工程技术大学著作出版专项的支持与帮助!同时,感谢上海工程技术大学航空航天智能制造及先进工艺研究所全体老师的参与,感谢研究生张君、杜金锋、王宁、叶百胜、赵子文、刘方吉对书稿的整理。
受作者知识体系所限,本书难免存在疏漏,敬请各位读者批评、指正。今后团队会更加努力地去完善本书内容,丰富和发展薄壁件五轴高效精密加工的原理和方法,推动我国复杂薄壁零件的高效精密制造技术的发展。
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