论车削自由曲面多分辨率车削

论文导读：
摘要：近年来，随着自由曲面在国防军工、航空航天、汽车产业、造船行业、精密医疗器械及光学领域的运用日趋深入和广泛，几点先进的自由曲面创成技术受到了越来越多的关注。FTS金刚石车削加工由于效率高、精度好、成本低，由此被认为是自由曲面创成技术中最有进展前途的办法之一。自由曲面很难一次加工成型，一般要经过粗加工、半精加工和精加工等工序才能完成。每道工序的刀具轨迹生成都需要相应的参考面型（过渡面型），且过渡面型之间的几何联系会明显影响到曲面的加工效率和安全性。常用的FTS刀具轨迹生成办法主要有两种：1、在曲面粗加工、半精加工和精加工的各个阶段，都将目标面型作为唯一参考面型；2、每道工序的参考面型都预先经过产品工程师手动设计。一般地，第二种办法更高效，更安全，加工质量也更好。但是缺点就是严重依赖于产品工程师和加工人员的经验，具有很大局限性。由此，本论文通过借鉴计算机图形学中的多分辨率建模技术，提出一种基于多分辨率分解的过渡面型生成算法及相应刀具路径规划办法，并探讨出一种高效、安全、适于加工复杂自由曲面的FTS金刚石车削办法。本论文的探讨内容主要有从下几个方面：1、使用德劳内准则（Delaunay-Rules），通过MATLAB编程实现了任意复杂自由曲面的三角网格划分，获得了自由曲面的三角网格面型，为曲面的多分辨率分解做好准备。分析探讨了计算机图形学中基于网格化简的多分辨率建模技术，并提出一种改善的边折叠算法进行曲面分解。通过MATLAB编程实现，获得了复杂自由曲面的过渡加工网格。这些过渡加工网格再经过B样条曲面拟合，就得到了金刚石车削所需要的面型复杂度由低到高的一组过渡加工面型。2、根据新曲面分解算法所得到的过渡加工面型，并使用投影法探讨并提出一种新的FTS车削刀具路径规划办法。首先讨论了驱动曲线（机床坐标系）的两种离散化办法，并选择较优的一种，获得一系列轨迹驱动点。使用投影算法将轨迹驱动点投影至曲面上，算出刀触点坐标。再经过圆弧刃刀具半径补偿算法，获得相应刀位点坐标，完成刀具路径规划。并通过最小切削厚度和凸曲率概念确定了各过渡曲面的加工余量。3、探讨了金刚石刀具几何参数的选择。首先通过金刚石车削的特征确定了刀具前角。通过B样条曲线拟合算法，获得刀触点轨迹；使用该轨迹求得各点的斜率，依次确定圆弧刃刀具的刀具后角和圆弧包角的取值范围。关键词：自由曲面加工论文FTS金刚石车削论文多分辨率分解论文刀具轨迹规划论文
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Abstract6-10
第1章 绪论10-18

1.1 课题来源10

1.2 探讨背景与作用10-12

1.3 自由曲面创成技术的国内外近况探讨12-14

1.4 论文主要探讨内容14-18

1.4.1 不足的提出14-16

1.4.2 解决案例16

1.4.3 论文框架16-18

第2章 基于多分辨率分解的过渡加工网格构造18-40

2.1 多分辨率建模技术介绍18-19

2.

1.1 网格化简法18-19

2.

1.2 细分曲面法19

2.

1.3 小波分析法19

2.2 网格曲面论述基础19-20

2.3 自由曲面三角网格化20-25

2.3.1 环曲面的三角网格划分22-23

2.3.2 点云的三角网格划分23-25

2.4 自由曲面过渡加工网格的构造25-26

2.5 折叠代价值和新节点的计算不足26-32

2.5.1 节点离散曲率的计算29-30

2.5.2 折叠代价值堆30-31

2.5.3 基于离散曲率的二次误差度代价值算法31-32

2.6 数据结构设计不足32-33

2.6.1 节点信息32-33

2.6.2 三角网格信息33

2.7 基于离散曲率的折叠边算法33-39

2.8 本章小结39-40

第3章 三角网格曲面的B样条拟合40-54

3.1 边界点参数化41-43

3.2 内部点参数化43-44

3.3 权数λ pq的计算44-45

3.4 平面正方形参数域到空间域的逆映射45-46

3.5 参数点的选取46

3.6 B样条曲面论述基础介绍46-48

3.7 网格曲面的B样条拟合48-50

3.8 拟合算例50-53

3.9 本章小结53-54

第4章 FTS多分辨率车削刀具路径规划54-72

4.1 NC常用坐标系及坐标变换54-56

4.

1.1 NC坐标体系的种类54

4.

1.2 坐标变换54-56

4.2 笛卡尔坐标与圆柱坐标系的变换56-57

4.3 基于投影法的FTS多分辨率车削刀具路径规划57-60

4.4 驱动曲线的离散办法60-62

4.5 投影算法62-63

4.6 FTS多分辨率车削刀具半径补偿算法63-66

4.7 刀具几何参数的确定办法66-68

4.7.1 刀具论文导读：圆弧包角的确定办法67-684.8过渡加工各阶段加工余量的确定68-714.8.1最小加工余量的确定69-704.8.2最小加工余量所在位置的确定70-714.9本章小结71-72第5章总结与展望72-745.1总结72-735.2展望73-74参考文献74-79附录79-95作者介绍及在校期间取得的科研成果95-96致谢96上一页12
前角的确定办法66

4.7.2 刀具后角的确定办法66-67

4.7.3 刀具圆弧包角的确定办法67-68

4.8 过渡加工各阶段加工余量的确定68-71

4.8.1 最小加工余量的确定69-70

4.8.2 最小加工余量所在位置的确定70-71

4.9 本章小结71-72

第5章 总结与展望72-74

5.1 总结72-73

5.2 展望73-74

参考文献74-79
附录79-95
作者介绍及在校期间取得的科研成果95-96
致谢96