● 摘要
摘要
一般宽行刀轨只满足行宽最大化要求而未经整体优化，这可能引起不平稳的机床运动，最终影响加工效率和质量。针对这一问题，本文提出了面向宽行加工的五轴刀轨光顺方法。研究成果包含以下三部分：
（1）建立了可同时优化平动轴和旋转轴加速度情况的刀轨光顺优化模型。考虑到各轴加速能力的差异，以加速度比，即各轴加速度大小达到的最大值与其允许最大加速度的比值来衡量轴加速度情况。以五个轴加速度比的平方平均数在整体上衡量机床运动的加速度情况。以各拐角过渡运动的平均加速度比的最大值来衡量一行刀轨对应的机床运动的加速度情况，并以此作为目标函数值，降低该值可提高机床运动平稳性。求解了机床拐角过渡运动，运动方程为时间的五次多项式，运动过程满足机床运动能力限制和人为设置运动约束。
（2）建立了刀轴侧偏角和俯仰角的可行域，可确保光顺后的刀轨满足无过切和残高要求，且各切触点处的左右单侧行宽均不会过小。求解可行刀轴方向域时，采用最短距离线法求解一个刀具位姿对应的加工误差分布情况，根据误差分布情况可得行宽边界，并可判断是否发生过切。
（3）基于局部迭代法实现了刀轨光顺优化模型的求解，可有效光顺含有较多刀位点的刀轨。每次局部优化只调节最差拐角附近若干刀位点对应的刀轴方向。将局部调整过程中所有发生变动的拐角的平均加速度比的最大值作为局部优化的目标函数值。一次局部优化是一个多维非线性优化问题，采用序列二次规划法求解。