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第1章 绪论1

1.1 五轴数控加工机床的类别与特点1

1.2 五轴数控加工的分类与特点5

1.3 五轴数控加工技术的研究内容7

1.4 本书的主要内容12

参考文献13

第2章 基于多体系统的五轴数控机床运动学建模15

2.1 国内外研究现状15

2.2 基于多体系统的五轴数控机床结构描述16

2.2.1 五轴数控机床拓扑结构16

2.2.2 五轴数控机床低序体阵列18

2.3 基于多体系统的五轴数控机床运动学理论19

2.3.1 多体系统运动变换原理19

2.3.2 五轴数控机床坐标系设置23

2.3.3 五轴数控机床变换矩阵23

2.3.4 五轴数控机床运动学方程24

2.3.5 五轴数控机床运动学约束条件27

2.4 本章小结35

参考文献35

第3章 五轴数控机床后置处理37

3.1 国内外研究现状37

3.2 五轴数控机床后置处理算法39

3.2.1 刀具/工作台转动型五轴数控机床运动学求解39

3.2.2 工作台转动型五轴数控机床运动学求解50

3.2.3 刀具转动型五轴数控机床运动学求解53

3.3 五轴数控机床工作空间分析及超程现象57

3.3.1 基于工件坐标系的五轴数控机床工作空间分析57

3.3.2 五轴数控机床加工超程分析60

3.4 本章小结64

参考文献64

第4章 五轴数控加工综合误差建模67

4.1 国内外研究现状67

4.2 五轴数控加工工艺误差源分析68

4.2.1 切削加工前产生的误差68

4.2.2 切削加工中产生的误差69

4.2.3 切削加工后产生的误差70

4.3 五轴数控机床误差定义70

4.3.1 机床几何误差70

4.3.2 机床伺服跟随误差72

4.3.3 工件安装位姿误差72

4.3.4 刀具几何误差和安装误差72

4.4 机床进给轴几何误差模型73

4.5 五轴数控加工误差综合模型74

4.6 本章小结78

参考文献79

第5章 五轴数控机床的几何误差检测与补偿81

5.1 国内外研究现状81

5.2 五轴数控机床平动轴几何误差检测84

5.3 五轴数控机床转动轴几何误差检测88

5.3.1 工作台转动轴几何误差的测量88

5.3.2 刀具转动轴几何误差的测量92

5.4 工件位姿误差测量与辨识96

5.5 零件尺寸和形状精度预测101

5.5.1 轮廓法向误差预测与误差比重分析101

5.5.2 尺寸精度与形状精度预测102

5.6 几何误差补偿算法104

5.6.1 补偿算法流程104

5.6.2 补偿中的转角突变107

5.7 本章小结109

参考文献109

第6章 五轴数控机床的热误差补偿112

6.1 国内外研究现状112

6.2 五轴数控机床的主要热源及热误差机理118

6.3 五轴数控机床温度的测量及测温点优化120

6.3.1 测温装置的选择120

6.3.2 关键测温点121

6.3.3 关键测温点计算实例123

6.4 五轴数控机床热误差和温升的关系模型124

6.4.1 热误差建模的多元线性回归模型124

6.4.2 热误差补偿的径向基神经网络模型126

6.5 五轴数控机床热误差补偿技术129

6.5.1 热误差补偿原理129

6.5.2 热误差补偿方式129

6.5.3 热误差补偿的实现技术131

6.6 本章小结133

参考文献133

第7章 五轴数控加工表面质量控制137

7.1 国内外研究现状137

7.2 加工表面波纹缺陷控制策略140

7.2.1 侧铣加工的切削力模型140

7.2.2 转动轴不稳定状态的定义144

7.2.3 波纹缺陷控制流程145

7.3 切削力不稳定状态的调整146

7.3.1 切削刃扫掠面积的计算146

7.3.2 进给速度的调整147

7.4 转动轴运动不稳定状态的调整148

7.4.1 非单调不连续转动或往复转动148

7.4.2 单调不连续转动148

7.5 本章小结150

参考文献150

第8章 五轴数控加工样条插补154

8.1 国内外研究现状154

8.2 五轴数控加工的样条曲线格式156

8.3 五轴数控加工的样条曲线构造方法157

8.3.1 样条曲线的矩阵表示157

8.3.2 样条曲线的节点矢量159

8.3.3 样条曲线的控制点159

8.3.4 样条曲线的参数160

8.4 五轴数控加工的样条插补算法161

8.4.1 刀位点预插补162

8.4.2 加减速区间调整164

8.5 本章小结170

参考文献170

第9章 数控加工仿真技术174

9.1 国内外研究现状174

9.2 刀具扫描体创建178

9.2.1 包络面179

9.2.2 临界轮廓线180

9.2.3 扫描体模型构建183

9.3 工件模型CSG表达185

9.4 工件模型CSG渲染189

94.1 渲染算法189

9.4.2 渲染效率192

9.4.3 渲染流程195

9.5 本章小结196

参考文献196

第10章 五轴数控加工仿真系统MSIM开发200

10.1 系统框架搭建200

10.2 加工仿真系统几何建模202

10.2.1 机床建模202

10.2.2 刀具建模206

10.2.3 毛坯建模208

10.3 五轴数控加工仿真流程208

10.3.1 NC代码解析209

10.3.2 机床运动控制212

10.4 几何模型建模及实例库模块213

10.4.1 几何建模模块213

10.4.2 实例库模块218

10.4.3 加工仿真模块220

10.5 本章小结220

参考文献220

第11章 五轴数控加工通用后置处理系统MPOST开发221

11.1 通用后置处理系统设计方案222

11.2 数据库设计223

11.2.1 刀位语句格式库224

11.2.2 数控代码格式库231

11.2.3 机床拓扑库239

11.2.4 机床实例库244

11.3 后置处理流程245

11.3.1 刀位预处理245

11.3.2 运动求解248

11.4 五轴数控加工通用后置处理系统MPOST模块249

11.5 本章小结256

参考文献256