论文摘要：基于经纬线分划的宽行刀位优化方法及其在边缘加工中的应用

宽行加工方法是一种在利用复杂刀具加工复杂曲面时通过优化二者的相对位置使加工行宽达到最大的一种新型刀位优化方法，该方法可以显著提高加工效率和有效控制加工误差，对于实现高性能武器装备的复杂曲面结构加工和实现复杂模具结构的低成本快速制造具有重要意义，并具有广阔的应用前景。目前，对于环面刀具和具有简单母线的鼓型刀具已经开发出一系列的宽行刀位计算方法。但是这些算法还远不完善：一是对误差的分布规律和精确计算方面还没有形成统一的认识；二是缺乏一种通用的能够适合母线为任意曲线的回转刀具的刀位计算方法；三是缺乏利用复杂结构刀具加工曲面结合部的宽行边缘刀位计算方法；四是宽行加工情况下复杂刀具的相邻刀轨的合理排列问题还有待研究。 以最短距离线对误差分布理论为基础，采用刀具表面上的经线和纬线分别对端铣刀具（磨具）和侧铣刀具（磨具）进行分划的方法，实现了鼓形刀周铣（磨）和带圆角平底刀端铣（磨）情况下的刀具和工件间瞬时误差分布的计算。其中，对于鼓形刀（磨）具周铣（磨）加工类型，利用刀具表面的纬线分划实现了刀具工件间的瞬时误差分布计算，并定义了行间重叠宽度、利用迭代算法实现了相邻刀轨的等参数和等波高排列。对于带圆角的平底刀（磨）具，利用刀具表面的经线分划实现了刀具与工件间的瞬时误差分布计算。针对环面刀具加工多曲面结合部的“清根”难题，以端点误差控制算法为基础建立了曲面边缘（结合部、根部）宽行刀位优化算法，开发出了相应的刀位优化计算程序，实现了叶片根部等难加工区域的宽行加工，改变了一直采用球头刀清根的工艺方法，显著提高其加工效率。第一次将宽行加工算法应用于某飞机厂S92飞机模具曲面的加工，实现了宽行计算方法与现有编程系统(CAM)、建模系统(CAD)、仿真系统（Vericut）和数控机床的融合，所加工的零件基本达到免抛光状态，且其加工时间只有工厂原有方法的约1/10。