1、“.....并将草图绕轴旋转生成叶轮的基体模型，利用引用功能，将重构的叶片曲面实体沿圆周均布处引用复制，最后把引用复制的叶片曲面实体与基体进行布尔运算求和，使其成为单的实体模型，从而完成整体叶轮零件实体建模，如图所示。图叶轮模型由于整体叶轮的叶片型面比较复杂，相邻叶片之间存在干涉，因此必须采用五轴数控机床来加工。本文采用的模块下的可变轴轮廓铣对叶轮五轴加工生成了刀位轨迹，并进行了加工仿真和后置处理，最后在加工中心上进行了实际加工验证。加工方案通过对叶轮结构的分析，并结合实际加工经验，叶轮加工主要由粗加工叶片间流道叶轮开槽叶片粗加工叶片精加工和流道精加工等工序组成。具体加工方案如表所示。表加工工艺方案序号加工工序程序名刀具名称刀具直径余量流道粗加工，叶片粗加工，叶片精加工，流道精加工，由于叶片的扭曲很大，流道比较窄，刀具在叶片上及流道内要合理摆动，才能防止叶刀具轨迹规划和数控编程片过切，并得到光顺的刀纹。对于叶片间流道的加工采用偏置流道圆弧底面的方法进行分层加工......”。

2、“.....加工流道时，刀具轴必须在两个相邻叶片之间摆动，不能与叶片相碰，也就是说，叶片是流道加工的边界条件。为了避免干涉，流道加工的刀轴控制方式采用插补刀具轴方式，这种方式可以通过在指定的点定义矢量方向来控制刀具轴。当驱动或零件几何体非常复杂，又没有附加刀具轴控制几何体如点线矢量较为光顺的驱动几何体时，插补刀具轴可以控制剧烈的刀具轴变化，还能调节刀轨，避免碰到障碍物。加工左右两个叶片的时候，由于叶面是直纹面，刀具轴的控制方式选用直纹面驱动刀具轴方式，这种驱动方式可以保持刀具轴平行于驱动几何体。使用这种方法时，驱动几何体引导刀具侧刃，零件几何体引导刀具底部，可以控制输出很好的加工刀轨，加工出来的曲面质量高。生成刀轨的编程步骤生成叶轮曲面刀位轨迹的编程步骤如图所示。选择加工环境分析创建几何体创建修改父节点程序刀具几何体方法建立修改操作生成刀轨加工仿真后置处理图加工编程过程创建程序刀具父节点按表中的加工方案建立和程序父节点和刀具父节点，如图所示......”。

3、“.....选择毛坯实体作为毛坯几何体，选择叶轮实体作为检查几何体，如图所示。图创建几何体父节点创建辅助驱动面驱动面刀轴矢量控制辅助线图驱动面和刀轴控制矢量选择两叶片间的流道曲面作为驱动面，使用曲线提取功能，提取相应叶轮内侧面的刀具轨迹规划和数控编程线作为刀轴控制矢量辅助线。如图所示。创建加工操作流道加工采用，选择刀具，进入可变轴加工的主菜单，在驱动方法栏选择曲面区域，进入曲面驱动方法对话框，按图设置。选择流道曲面作为驱动几何体，刀具轴选项选择为插补，弹出插补刀具轴对话框，单击添加，选择刀具轴矢量，定义好的矢量方向如图所示，其他选项如图设置。图曲面驱动方法对话框图插补刀轴矢量叶片加工采用，选择刀具，进入可变轴轮廓多层深度加工的主菜单，在驱动方法栏选择曲面区域，进入曲面驱动方法对话框，如图。选择流道曲面作为检查几何体，选择组叶片曲面为驱动几何体，刀具轴选项选择为直纹面驱动，将步进步数设为......”。

4、“.....其他选项如图设置。刀具轴控制图刀具轴摆动控制西安理工大学硕士学位论文叶轮加工中，有时刀轴矢量变化比较剧烈，刀具中心的线性移动量较小时也可能导致刀轴矢量摆动角度很大，可能会造成加工的过切，需要对刀轴变化进行定的控制，以达到机床平稳匀速地运动。根据实际情况需采用如图所示的参数设置对刀轴进行控制。加工仿真各项参数设置好以后，就可以进行刀具轨迹生成和加工仿真。流道加工的刀具轨迹如图所示，叶片加工的刀具轨迹如图。图流道加工轨迹图加工仿真后置处理生成的叶轮刀位轨迹文件如图所示，采用第章编制的加工中心后置处理程序，对刀位轨迹进行后置处理，得到的数控加工程序如图所示。刀具轨迹规划和数控编程图叶轮刀位轨迹文件图数控加工程序实际加工本章小结本章分析了数控加工的刀具生成策略，对等参数线法等距截面法和等残留高度法的刀具轨迹生成方法进行了研究，提出了基于等残留高度法的曲面模型刀触点轨迹无干涉刀位轨迹的生成方法，并对走刀步长和切削行距的估算算法进行了推导......”。

5、“.....给出了基于逆向工程的复杂数控加工的应用实例。数控加工的后置处理数控加工的后置处理在数控加工编程中，刀位轨迹的计算过程称为前置处理。为使前置处理通用化，按照相对运动原理，将刀位轨迹计算统在加工坐标系中进行，而不考虑具体的机床结构和指令格式。数控机床的所有运动和操作都是执行特定的数控指令的结果，完成个零件的数控加工般需要连续执行连串的数控指令，即数控程序。经过刀具轨迹计算产生的是刀位源文件不能控制机床进行加工，因此，需要把刀位源文件转换成指定数控机床能执行的数控程序，采用通信的方式或方式输入数控机床的数控系统，才能进行零件的数控加工。在数控编程中，把刀位轨迹文件转换成指定数控机床能执行的数控程序的过程称为后置处理。数控加工的后置处理过程后置处理的任务是根据具体机床结构和控制指令格式，将前置处理中计算得到的刀位数据变换成机床各轴的运动数据，并按其控制指令格式转换成为数控机床的加工程序，如图所示......”。

6、“.....在运动转换时，应考虑是否在其正常行程范围内，若有超程现象，则需对机床类型进行重新选择或对其编程工艺作相应修改。此外，为提高加工精度，运动变换中还可进步考虑机床结构误差，在加工程序上给予补偿修正。五轴机床可以看作是由三个移动副和两个转动副构成的机构。机床刀具的运动可以视为连杆机构的运动，并以其作为运动模型，计算刀位文件与机床运动坐标之间的关系。机构相邻连杆之间的几何关系变换可分解为四个的初等矩阵平移向量的矩阵绕轴旋转度的矩阵图后置处理流程读取刀位文件文件结束机床运动求解格式转换数控加工程序开始刀位文件程序结束机床结构配置西安理工大学硕士学位论文,绕轴旋转度的矩阵,绕轴旋转度的矩阵,数控加工程序生成根据数控系统规定的指令格式将机床运动数据转换成机床程序代码。后置处理过程原则上是解释执行，即每读出刀位源文件中的个完整行记录......”。

7、“.....根据记录类型确定是进行坐标变换还是进行文件代码转换，然后根据所选数控机床进行坐标变换或者文件代码转换，生成个完整的数控程序段，并写到数控程序文件中去，直到刀位源文件结束。五轴加工中心后处理程序算法研究五轴机床中的五个坐标通常是由三个移动坐标与三个转动坐标中的任意两个组成。转动坐标的运动可由回转工作台的转动或刀具的摆动来实现。不同类型的数控机床，其运动方式不致，故其后置处理算法也各不相同。般来说，带回转工作台的五轴数控机床的两个转动坐标可以是和，可以是和，还可以是和。不失般性，下面以公司的五轴联动加工中心为例，讨论双转台式五轴机床的运动学求解算法。加工中心是典型的双转台式五轴数控机床，配置了控制系统。该机床的五轴由组成，其中坐标是通过工作台绕轴旋转实现的，坐标是工作台绕轴旋转实图五轴加工中心结构示意图数控加工的后置处理现的。坐标的摆动范围是，坐标可自由回转，主轴方向与方向平行，且指向。坐标旋转中心距工作台端面的距离为，根据机床有关几何数据得知......”。

8、“.....五轴加工的机床运动坐标是刀具相对于机床加工坐标系的坐标，而不是刀具相对于工件坐标系的坐标。五轴机床的运动学求解，就是将在工件坐标系下生成的刀心坐标和刀轴矢量转换到机床加工坐标系中，主要包括转动轴转动角度计算和经过转动后的个移动坐标值的求解。加工中心的运动坐标包括个移动坐标和个转动坐标，回转轴交于点。如图所示，工件坐标系为，原点在轴的回转中心上，机床加工坐标系为，原点设在回转轴交点上。工件坐标系与机床加工坐标系的轴的方向致，其余二轴相互平行工件可绕坐标系轴转动角，工件可绕坐标系轴转动角。刀心在工件坐标系中的位置为，其刀轴矢量单位矢量的分量为。为计算方便，以刀心为原点建立刀轴矢量坐标系与工件坐标系的各相应轴平行。根据以上己知条件，计算机床相对坐标系的运动坐标值及相应的回转角度。因机床的主轴方向与轴平行，并指向方向，所以计算目的就是把刀轴矢量通过旋转变换后转到与轴方向致，同时确定经变换后的刀位点位置。转角的计算工作台工件相对刀具转动，其转角以顺时针方向为正方向......”。

9、“.....再将刀轴矢量绕轴逆时针转动角图双转台五坐标加工刀轴矢量转动关系西安理工大学硕士学位论文到与轴方向致，如图所示，刀轴矢量绕轴顺时针旋转角在之间，绕轴逆时针旋转角度在之间，这样就完成了刀轴矢量的转换，即刀具相对于工件的转动或摆动。对于双转台式五轴数控机床，为实现以上转换，工作台的动作为工作台绕回转轴逆时针转动角，工作台绕回转轴顺时针转动角。角的计算公式如下注当时，令，式和中角的单位为度。机床运动坐标的计算求刀心经工作台转动后在机床加工坐标系中的位置坐标，即机床的运动坐标的步骤如下将工件坐标系平移到机床加工坐标系，变换矩阵为工件绕轴旋转角，变换矩阵为工件绕轴旋转角......”。