3.1 五轴联动加工的刀位轨迹规划

   针对雕塑曲面零件的各张曲面的特点，进行合理的刀位轨迹规划和计算，是在保证加工
质量要求的前提下高效率加工出大型零件关键的技术之一。如大型叶片数控加工的刀位轨
迹规划中，首先应考虑叶片的流体动力特性，确定和优化走刀路径。第二步应根据叶片曲
面几何设计要求，控制和合理分配误差[3]，采用适合各曲面的刀具几何形状和参数，合理
确定走刀步长和走刀行距计算出刀具切触（CC）点的数据。大型曲面加工可采用等残余高
度规划法搜索计算相邻的 CC 轨迹，完成走刀行距计算。在大型雕塑曲面的刀位轨迹规划中
既要严格控制加工误差，又要尽可能提高加工效率。目前的 CNC 系统在五轴联动控制时一
般只有线性插补功能，而五轴联动加工的各轴的联动规律是复杂的非线性关系，在 CAM
系统中，由弦弓高误差来近似确定加工误差和进给步长，而没有考虑回转轴的摆动长度对
加工误差的影响[3]。另外在大型叶片加工中，回转轴的摆动长度一般都相对较大，这些非
线性误差对大型雕塑曲面加工加工尤为重要[3]，可采用考虑三维非线性误差来计算走刀步
长[2]。第三步，应根据各曲面的曲率分布情况，确定合理的刀轴控制方式等，计算刀轴矢
量，实现五轴联动刀位轨迹计算。

3.2 五轴联动数控加工的刀轴矢量计算

   在五轴联动数控加工曲面的过程中，刀轴矢量是由定义在刀位轨迹上的局部坐标系
（Frenet

 

坐标架）的 （后跟角）和（摆转角）两个角度来确定[2]。当时，为刀具轴垂在于

表面的端铣方式，当时，为刀具轴平行于加工表面的侧铣方式。刀轴控制方式是影响五轴
联动加工效果的一个重要因素，其确定原则是获得高的切削效率，同时考虑加工中可能存