无定位非刚体复杂曲面零件的五轴数控加工方法研究

复杂曲面类零件广泛应用于航空航天、国防、运载工具、动力、装备等各个领域，这类零件的特点是大重量、大尺寸，多为钛合金、复合材料或硬脆材料等难加工材料薄壁件，加工周期长，精度保证困难。针对大型复杂曲面类零件的无定位非刚体的特点，提出一种基于协调映射的变形曲面的加工特征提取和自寻位加工的复杂曲面高精密加工新原理和新方法。通过研究毛坯测量曲面和设计模型曲面向平面域或其他映射域的映射及其演化的数学模型，建立不同类型的复杂曲面之间加工特征提取与定位的统一处理框架；突破复杂曲面加工余量均布优化、任意位姿的寻位加工等关键技术，应用于企业和军工部门，服务于制造业，为我国大型复杂曲面类零件的加工提供新的思路和技术支持。

复杂曲面类零件广泛应用于航空航天、国防、运载工具、动力、装备等各个领域，这类零件的特点是大重量、大尺寸，多为钛合金、复合材料或硬脆材料等难加工材料薄壁件，加工周期长，精度保证困难。针对大型复杂曲面类零件的无定位非刚体的特点，提出一种基于协调映射的变形曲面的加工特征提取和自寻位加工的复杂曲面高精密加工新原理和新方法。通过研究毛坯测量曲面和设计模型曲面向平面域或其他映射域的映射及其演化的数学模型，建立不同类型的复杂曲面之间加工特征提取与定位的统一处理框架；对于高速五轴数控加工轨迹的规划很难协调等残高性和光顺性，我们通过分析相容性约束条件下工艺可行性，将曲面上定义的同一个标量函数确定的水平集曲线视作一组刀具路径，使得所需的刀具路径可以通过寻找可同时考虑最小化确定能量功能和不同的目标函数来生成；切削力系数是切削力建模过程中一个重要的参数，切削力的预测精度在很大程度上取于切削力系数; 提出共形参数化曲面的轨迹规划算法; 研究了共形参数化的局部相似性和自由边界性；建立了点云的共形参数化模型；切削力计算过程中考虑铣削过程动力学, 在加工系统动态特性引起的动态切削厚度以反馈的形式添加到静态切削厚度上获得切削厚度值，使得到的切削力值具有更高的精度。该技术可以突破复杂曲面加工余量均布优化、任意位姿的寻位加工等关键技术，应用于企业和军工部门，服务于制造业，为我国大型复杂曲面类零件的加工提供新的思路和技术支持。