五軸數(shù)控加工是加工自由曲面零件最有效的方法之一,在航空航天、汽車(chē)及其模具等行業(yè)中具有廣泛應(yīng)用。相對(duì)于傳統(tǒng)的三軸加工,五軸數(shù)控加工能夠同時(shí)控制刀軸矢量與刀位點(diǎn),保證了曲面加工過(guò)程的一致性,顯著提高加工效率和精度。由于曲線插補(bǔ)實(shí)時(shí)計(jì)算量較大以及較難生成滿足精度要求的曲線型五軸加工刀具軌跡,因此在實(shí)際生產(chǎn)中大部分自由曲面采用直線插補(bǔ)形式進(jìn)行加工,而刀具軌跡則采用大量的G01線段來(lái)逼近加工曲面。在五軸曲面加工中,由于旋轉(zhuǎn)軸的存在,使得工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系存在著非線性關(guān)系,因而機(jī)床在執(zhí)行G01指令時(shí)會(huì)產(chǎn)生刀尖點(diǎn)和刀軸矢量的誤差,這些誤差導(dǎo)致機(jī)床很難滿足對(duì)加工軌跡的表征精度要求。針對(duì)此問(wèn)題,本文做如下工作:（1）五軸機(jī)床通用運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。針對(duì)三大類機(jī)床,采用齊次坐標(biāo)矩陣建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,包括從工件坐標(biāo)系到機(jī)床坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解以及從機(jī)床坐標(biāo)系到工件坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。（2）五軸數(shù)控加工非冗余G01路徑生成。根據(jù)給定的加工參數(shù)曲面,以等殘留高度為依據(jù)生成刀具的理論加工路徑;對(duì)于已經(jīng)生成的理論路徑,根據(jù)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立刀尖點(diǎn)誤差模型和刀軸矢量誤差模型,并基于此誤差模型生成實(shí)際加工用的G01路徑。（3... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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五軸數(shù)控加工Fig1.1Five-axisCNCmachining

圖 1.1 五軸數(shù)控加工Fig 1.1 Five-axis CNC machining于其他數(shù)控機(jī)床，五軸機(jī)床可以一次裝夾即可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪曲軸，模具等復(fù)雜曲面的加工（圖 1.2），對(duì)一個(gè)國(guó)家的裝備制造意義，是一個(gè)國(guó)家制造水平的象征。

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文五軸機(jī)床的諸多便利性使得各國(guó)對(duì)五軸機(jī)床也日益重視，目前五軸機(jī)床一般以德國(guó)和日本為代表，典型的公司如 DMG 等在世界上處于領(lǐng)先地位，而中國(guó)的產(chǎn)品起步較晚，但發(fā)展快速，雖然和其他國(guó)家相比仍有較大差距，但差距日益縮小。圖 1.3 展示了 DMG 公司和海特公司的產(chǎn)品。五軸機(jī)床的廣泛應(yīng)用也使得人們開(kāi)始關(guān)注機(jī)床加工時(shí)的各種問(wèn)題，除了機(jī)械部分之外，五軸機(jī)床所涉及到的主要問(wèn)題還包括機(jī)床在實(shí)際加工時(shí)的速度規(guī)劃問(wèn)題，以及實(shí)際加工路徑的平滑性問(wèn)題等，這些問(wèn)題往往被多種因素（如實(shí)際的機(jī)床結(jié)構(gòu)，數(shù)控系統(tǒng)的性能，以及前期 CAM 軟件生成的刀具路徑可行性）所影響，因此很難提出單一的解決辦法。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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