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1.3 复杂曲面零件数控加工技术
刀位和加工路径的规划技术是数控加工技术的核心内容。在零件造型完成以后，根据零件的形状，给定的允差，选取合适的机床、刀具、走刀方式、刀位、进给速度的自动优化选择与自适应控制，最终给出刀具的加工曲面的运动轨迹。刀具轨迹生成的首要目标是使所生成的刀具轨迹能满足：无干涉、无碰撞、轨迹光滑、切削负荷均衡。
数控加工刀位规划问题同所采用的刀具以及加工过程中曲面的成形原理密不可分。在五坐标数控机床上，至今仍然广泛采用球头刀进行加工。由于球头铣刀端部轮廓为球面，刀具与曲面的接触为点接触，且是唯一接触点，当给出被加工曲面的参数方程后，利用球面法矢自适应性作一等距面，便能方便计算出球头刀在被加工曲面上的数控加工轨迹。在不干涉的条件下可以加工任意复杂曲面，由于球面的点对称性，仅需确定球心相对于设计曲面的位置，一般勿须考虑刀具的姿态，这就给刀位确定带来了很大的方便。但是，球头铣刀的切削速度随着趋近刀底部而趋近于零，这时球头铣刀相当于挤压被加工面，导致工件表面质量恶化，而且在一次走刀下加工的带宽较窄，严重制约了其加工的精度或效率。至上世纪90年代开始，在五坐标数控机床上人们开始采用非球头刀进行加工，首先关注的热点是平头刀和圆环刀的端铣加工。Susan和Choi[11,12]研究发现，当被加工曲面几何尺寸较大时，法曲率较小，在五坐标机床上采用平底铣刀比球头铣刀加工的精度、效率更高。但是，由于平底铣刀不具备唯一接触点和对曲面法矢的自适应性，故刀具干涉问题突出，对非球头铣刀数控加工无干涉刀位轨迹的计算是一个难点和热点。
多坐标数控加工刀具轨迹生成是数控编程的基础和关键，近几年来，国内外许多学者和工程技术人员对此进行了大量的研究工作，针对不同的加工对象提出了许多实用的计算方法，并得到了广泛的应用。
1.4论文的主要研究内容和工作
本课题主要研究整体叶轮几何造型及五坐标数控加工，分为2大部分：整体叶轮造型和整体叶轮数控加工，与其他方法不同，采用了Min-Max模型进行叶片的侧铣加工。
具体内容如下：
复杂曲面零件造型研究：以整体叶轮零件为研究对象，分析其几何特性，将设计图谱给定的二文数据转换为三文数据，基于UG系统，讨论这类复杂曲面零件的CAD造型方法。
整体叶轮零件数控加工工艺研究：在CAD造型的基础之上，进一步完成零件加工路径规划，采用基于Min-max模型的刀位规划程序,实现整体叶轮叶片曲面的侧铣加工,在提高加工效率的同时,提高表面加工质量。
基于HS664高速铣削加工中心完成整体叶轮高速数控加工工艺设计。
（4）刀具路径轨迹仿真，生成NC代码，后置处理程序编制。
论文的设计目的：
1. 掌握复杂曲面零件CAD/CAM的一般方法，掌握零件的三文造型及五轴复杂零件五坐标数控加工的自动编程方法，掌握一种基本的工程绘图和计算机辅助编程软件的使用；
2. 综合运用过去所学理论知识，提高理论联系实际和综合分析能力，了解和掌握Min-Max模型的含义及其在复杂曲面设计和制造中的应用，培养复杂曲面计算机辅助设计及制造的工程实践能力；
3.训练和提高CAD/CAM的基本技能，如计算机绘图，查阅设计资料、标准及规范，编写设计论文书、计算说明书、技术文件等、
4.基于UG NX软完成整体叶轮的CAD模型设计及数控加工工艺设计。
第二章 整体叶轮的造型
2.1引言