题目：五坐标宽行加工的刀轨光顺技术研究

现有的几种利用环面刀具实现复杂曲面加工的宽行方法都存在严重的刀心波动问题，这对于加工效率的提高和加工质量的保证都极为不利，限制了这些算法在曲面加工中的运用。刀心波动是这几种宽行算法中特有的问题。为初步解决该问题，本文提出了刀心绝对变化量和刀心相对变化量的概念。将刀心波动量划分为由工件第一参考点轨迹和其上各个参考点局部坐标系产生的刀心波动量，和刀心相对变化量决定的刀心波动量。后一个波动量是宽行算法在计算开敞曲面时产生刀心波动的主要因素。本文分析了过去几种方法在实现曲面加工时存在刀心波动的本质原因：即刀位行宽在大小和方位上的变化引起刀心相对变化量在各个刀位点的不确定性。这个不确定性是为获得最大切削行宽导致的。之后本文将刀心相对变化量沿着曲面定位点的初始局部坐标系进行分解，建立了一个刀具自由度和刀心相对变化量沿刀具定位点初始局部坐标系两个方向的单因素对应模型。即除了沿走刀方向外的另外两个方向，每一个方向的刀心相对变化量只与刀具的一个自由度对应，可以通过限制刀具的这个自由度，来限制对应方向的刀心波动量，以此初步解决了宽行算法在计算性质不好曲面时的刀心波动问题。本文以此模型为基础建立了中点误差控制刀位算法。介绍了算法以一个曲面切触点或曲面沿法矢方向偏置一个最大允许欠切误差得到的偏置曲面上的切触点进行预定位，并分别通过对分法和格点法对刀具剩余两个自由度：刀具前倾角和旋转角进行优化而最终获得最大刀位行宽。之后本文还分析了这两个自由度对刀位行宽的影响，给出了两个姿态角的调整策略，尽可能在不降低行宽的前提下获得光顺的刀轨，并使该算法实现相邻两行刀轨在最窄处等波高的衔接方法。由试算和试验结果证明，本算法能在尽可能不降低加工效率的同时获得光顺的刀心轨迹。在机床进给速度相同的条件下，大幅降低了机床各运动轴加速度。使得宽行加工技术能够推广到计算扭曲更加严重的工件曲面，特别是各类由点云逆向构造的叶片上，拓宽了宽行加工技术的使用范围。