本文摘要：

 (1) 建立了U摆线铣削几何模型，定义了包括摆线位置角、摆线圆半径、摆线步进以及摆线进给在内的多个摆线表征参数，结合几何模型给出了摆线残留量计算方法。根据摆线区间内刀具与前一刀轨接触位置不同，结合刀具运动规律将轨迹离散成系列微元段并把区域划分为左/右摆线圆、步进切入以及步进切出部分，分别获得了相应摆线位置角下刀-工包角计算方法。(2) 安排多组U摆线铣削实验，分析发现，U摆线铣削在摆线区域内切削力值呈现先增大后减小的变化趋势，步进连接区域由于刀-工包角恒定，对应切削力不变。整体变化平稳，切入切出阶段未出现载荷剧烈波动。相较于传统层铣，U摆线铣削的平均切削力降低幅度超过60%，切削力峰值下降了25%。刀具磨损实验表明：U摆线铣削避免了以刀尖为主要加工区域的小面积、大载荷的切削形式，刀具寿命提高了4倍以上。(3) 以整体叶轮流道为加工对象借助样条插值函数建立了流道参数化模型，结合U摆线铣削特征给出模型预处理方法。考虑到三维空间刀具轨迹计算复杂性，定义描述空间几何信息的三维坐标系为几何域；描述降维映射关系的二维坐标系所构成的平面为参数域。(4) 以节点高度比例为变量建立高度比例-弧长的函数关系，以该弧长作为参数域纵坐标；根据几何域横纵坐标计算节点截面弧长，以此作为参数域横坐标，同时定义两边界曲线确定的中线起始点为参数域原点，实现了空间几何信息映射为以弧长为坐标轴的二维参数域的降维计算，并在降维参数域上建立了降维轨迹计算方法。(5) 建立了轴盘面双轴坐标与比例节点对应关系，在此基础上借助等参数方程获得轴盘面双向比例域，利用比例矩阵反算等比例坐标。根据样条函数逐段对其基函数求导获得系列节点导函数，在初始端导函数范围内带入首点值并定义该点计算结果为节点基斜率，遍历各节点导数与基斜率差值得到相应偏移角度，最后以此偏移角度将参数域任意矢量多次矩阵变换逆映射到三维几何域上。(6) 将刀触点沿当前所在曲面微元的法向矢量移动球头半径的长度，以球心为原点的半径范围内可以根据圆参数方程及对应矢量逆向求解当前刀位点。将整理后轨迹矩阵以数值形式嵌入到机床通用APT编码串中。利用后处理模块将刀位文件转换为实际加工系统的编码语言，匹配机床及控制系统，通过仿真算例及实验验证了五轴U摆线铣削轨迹规划方法的可行性。

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