基于线包络成形及切削物理模型的高效曲面加工研究

本研究以线接触切削原理的五轴联动高效曲面加工方法为研究目标，提出基于线包络有理运动及切削过程微分物理约束的高效曲面加工理论。该理论在求解线接触切削过程中瞬时微分单元上切削力非线性分布的基础上，获得准确的切削力预测模型，并将零件材料的本构方程和切削力等物理约束引入到高效加工刀具路径规划；突破传统面向切削用量的工艺参数优化方法在线接触高效加工中的局限性，研究出面向刀具路径的切削工艺优化方法。1）建立线接触高效成形过程的刀具扫描体有理运动模型及切削过程的瞬时接触微分运动模型；2）充分应用切削过程中多场耦合的研究成果，提出包含材料去除体微分、进给速度场微分与材料本构方程的几何与物理综合建模方法，将工艺优化引入微观，解决切削用量非恒定切削状态下的切削力预测方法；3）在刀具微分运动模型的切削力预测基础上，将物理约束引入刀具路径路径规划，以切削力平滑为优化目标，提出高效、安全的五轴联动刀具路径规划方法。