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第1章 复杂曲面加工概述1

1.1复杂曲面精密加工的重要意义3

1.1.1相关学术背景介绍3

1.1.2复杂曲面精密加工目的5

1.1.3复杂曲面加工的研究价值6

1.2复杂曲面加工CAD/CAM编程发展情况综述6

1.2.1关于复杂曲面加工的相关技术综述6

1.2.2 CAD/CAM技术的发展概述7

1.2.3五轴CAD/CAM数控编程技术概述9

1.2.4五轴CAD/CAM技术现状分析10

1.3复杂曲面数控插补方面的现状分析14

1.4对上述相关方法的共性问题分析16

1.5本书主要内容简介19

第2章 复杂曲面的数学模型及计算机表示23

2.1复杂曲面数学模型发展简介25

2.2复杂曲线曲面相关数学模型27

2.2.1复杂曲线模型27

2.2.2复杂曲面模型28

2.2.3节点矢量计算30

2.2.4基函数分块矩阵计算方法31

2.2.5对分块矩阵方法的扩展36

2.2.6曲线长度的数值计算方法42

2.3过型值点的拟合方法44

2.3.1线拟合45

2.3.2面插值46

2.4曲面造型表示方法47

2.4.1柱面的表示47

2.4.2直纹面的表示48

2.4.3扫描曲面的表示49

2.5曲面的微分几何分析49

2.5.1样条曲线齐次坐标表示50

2.5.2对曲线求一阶导51

2.5.3对曲面的偏导计算52

2.5.4对曲面的微分计算54

第3章 复杂曲面加工刀具路径的生成方法59

3.1简介61

3.2基本概念和数学模型62

3.2.1铣削刀具62

3.2.2相关概念63

3.2.3五轴加工原理65

3.3进给步长66

3.4刀具路径的计算方法67

3.4.1残留波纹高度与行距67

3.4.2局部微分几何数学模型68

3.4.3加工带宽73

3.4.4下一条CC路径计算76

3.4.5刀触点转换为刀位数据78

3.5干涉检验与修正79

3.5.1刀倾角与刀转角对加工结果的影响79

3.5.2优化刀倾角与刀转角80

3.5.3相关结论82

3.6刀具路径生成流程82

3.7刀具路径生成实例84

3.8干涉条件的数值模拟分析85

第4章 五轴机床的空间运动学模型及应用91

4.1相关概念介绍93

4.2五轴机床运动学基础96

4.3五轴机床空间运动学分析96

4.3.1刀具旋转摆动的五轴机床97

4.3.2工作台旋转的五轴机床102

4.3.3五轴机床空间运动学方法107

4.4基于运动学模型的五轴机床后处理过程108

4.4.1后处理过程介绍108

4.4.2双摆头型五轴机床后处理109

4.4.3双转台型五轴机床后处理110

4.4.4后处理计算流程与实例分析112

第5章 复杂曲线曲面的直接插补方法115

5.1插补原理简介117

5.2多项式样条插补方法118

5.2.1两点间的二阶连续插值119

5.2.2通过多点的多项式样条120

5.2.3三次多项式样条插补格式及其类的定义121

5.2.4插补预处理及插补算法123

5.2.5插补误差与速度分析126

5.2.6多项式插补计算实例126

5.3五轴线性插补方法128

5.3.1初始条件的给定129

5.3.2预处理过程中相关量的计算130

5.3.3插补步长计算132

5.3.4特殊情况讨论133

5.3.5线性插补过程138

5.3.6线性插补摆刀误差分析139

5.4五轴样条插补相关理论151

5.4.1插补格式151

5.4.2数控代码的生成153

5.4.3信息提取154

5.4.4实时插补计算方法155

5.4.5实例验证157

5.4.6加减速处理159

5.5加工路径段间速度转接算法169

5.5.1概述169

5.5.2插补前加减速处理170

5.5.3加工路径段间转接速度规划171

5.5.4转接速度的规划173

5.5.5加工路径段内的加减速处理173

5.5.6算法实现与实例计算178

5.6五轴NURBS曲面插补器180

5.6.1概述180

5.6.2刀触点路径实时插补182

5.6.3刀心点及刀轴矢量计算186

5.6.4逆机床运动变换188

5.6.5计算机实现步骤188

5.6.6计算机仿真实验190

5.7刀具补偿方法194

5.7.1刀具补偿的重要性194

5.7.2五轴数控加工程序的生成194

5.7.3刀具半径补偿方面存在的问题195

5.7.4五轴刀具半径补偿方法196

5.7.5五轴刀具长度补偿方法198

第6章 复杂曲面五轴加工仿真方法201

6.1仿真方法简介203

6.1.1仿真过程研究的重要性203

6.1.2加工仿真的类型204

6.1.3五轴数控加工仿真的现状205

6.2仿真算法的研究与实现207

6.2.1算法基本原理207

6.2.2四棱柱体结构模型的建立207

6.2.3工件毛坯的建立209

6.2.4去除过程建模213

6.2.5仿真算法流程214

6.2.6仿真算法实现技术214

6.3叶轮五轴加工仿真219

6.3.1叶轮加工工艺概述219

6.3.2叶轮结构及图形显示220

6.3.3叶轮加工工艺拟定221

6.3.4叶轮加工编程关键技术222

6.3.5叶轮加工仿真结果230

参考文献231