基于椭圆路径的回转二次曲面点接触加工方法研究

本文给出并证明了基于点接触的回转二次曲面加工成形原理,此加工方法加工范围广,刀具和加工面形之间具有多对多的对应特性。提出基于此成形原理的加工机床构建方案,分析加工中刀具配置要求,给出了满足配置要求的刀具配置方案。最后,设计了基于点接触成形原理的加工部件。     

基于线接触的回转二次曲面加工仿真研究

根据线接触加工回转二次曲面基本原理,建立基于磨粒磨损理论的线接触加工过程仿真模型,给出仿真流程并分析仿真过程各项参数的选取方法,最后基于此模型来研究加工参数如磨粒大小、工件初始面形和刀具初始面形对加工结果的影响,仿真结果表明工件和刀具初始面形对加工结果没有影响。     

超精密车床B轴上的刀具安装误差分析

在分析了四轴超精密车床的超精密加工中,如何准确将刀具安装到B轴上,保证刀具圆弧中心与B轴回转中心重合的基础上,设计了两种安装对刀方案。实验结果表明,最终安装方式采用CCD粗对刀和试切法精对刀结合,能使得刀具偏置误差在2μm内。实验证明了该方案能满足超精密加工非球面透镜的对刀具安装的精度要求。     

复杂曲面五轴数控加工中刀具位置优化

针对复杂曲面五轴数控加工的刀具位置优化进行了研究并提出了一种基于五轴数控加工中非线性误差的分析和补偿的刀具位置优化方法。首先,简述了曲面加工中所用的平底圆角铣刀刀具位置的计算方法;然后,对刀具位置进行非线性误差分析并建立非线性误差模型,并基于这个模型得出插补段的最大非线性误差;接着通过对非线性误差模型中的非线性误差进行检测计算和补偿,最终得到满足加工精度要求的刀具位置。最后对该方法进行了模拟仿真。模拟的结果显示非线性误差的补偿对复杂曲面数控切削成形的几何精度有很重要的影响。     

基于椭圆路径的回转二次曲面铣磨误差模型研究

以曲面的最小二乘准则为基础,用小误差变化矩阵,从曲面的局部构造出发研究包括六项对刀误差和刀具宽度误差在内的七项误差对加工的影响,建立二次回转曲面铣磨加工的误差模型,并分析模型的误差。     

多轴加工刀轨最优行距计算方法研究

以五轴加工为例,对多轴加工行距提出了一套刀轨最优行距计算方法。该方法通过推导五轴加工刀具运动刃口回转面包络方程,计算相邻轨迹刀具包络面的交线,即残余凸台的顶尖线,进一步计算该线到加工曲面的距离,从而得到最大残余高度值,由此判断当前行距的优劣,据此进行进一步的搜索,最终得到最优的行距。     

三轴转台轴线垂直度的测试方法

为了测量中环轴、内环轴不能全回转的三轴转台回转轴线的垂直度误差,设计了利用自准直仪和平面反射镜将有限回转轴系轴线引出的方法。根据自准直仪读数与平面反射镜对回转轴线的垂直度误差、自准直仪的光轴与回转轴线的平行度误差之间的关系,利用最小二乘法引出外环轴处于不同位置时的中环轴轴线、内环轴轴线,实现了三轴转台轴线垂直度的测量。     

偏心车铣削技术在航空发动机机匣加工中的应用

航空发动机机匣零件的外型面主要采用车铣削的方法加工,传统加工方法中刀具的轴线通过零件的回转中心,容易导致切削状态不好和加工应力较大的问题.研究采用刀具偏心切削的加工方式,可以比较有效避免刀具零转速点接触零件,从而改善加工质量,提高加工效率.     

多轴机床几何误差的一般模型

较详细介绍了多轴机床几何误差的一般模型，这个模型把刀具相对工件的误差表达为机床两相连部件之间误差的线性组合．利用这个模型，可对机床的误差进行软件补偿．在不提高成本的情况下，可提高加工精度，实现不使用精密加工设奋的精密加工，该模型可适用于任意结构的机床．     

自由曲面侧铣刀具轮廓与轨迹同步优化方法

针对自由曲面侧铣加工中轨迹规划困难、加工精度难保证等问题，提出了一种自由曲线母线类刀具的外形轮廓设计方法。该方法在优化刀具轮廓的同时，充分考虑了加工过程中的工件精度和刀轴光顺性问题，实现了自由曲线母线类刀具的形状设计和对应侧铣加工轨迹的生成。首先，通过分别定义刀具轮廓母线和刀轴轨迹面实现对刀具形状和侧铣加工轨迹的表达，并由此计算切削行上刀具工件干涉量来评价加工误差，以刀轴轨迹面能量评价刀轴光顺性，建立了基于加工误差和刀轴光顺性的刀具轮廓与加工轨迹的同步优化模型；其次，为实现对同步优化模型的求解，给出了基于序列逼近法的求解策略，以及优化初值中刀轴轨迹面控制参数和刀具轮廓控制参数获取方法；最后，分别通过加工轨迹规划实验和刀具轮廓设计实验，验证了本文算法在在自由曲面四轴侧铣加工刀具轮廓设计与加工轨迹优化中的正确性及有效性。研究成果为提高自由曲面类零件侧铣加工精度、实现侧铣加工刀具轮廓设计及侧铣加工轨迹规划提供了一种有效的方法和手段。     

Positioning method of a cylindrical cutter for ruled surface machining based on minimizing one-sided Hausdorff distance

Motivated by the definition of the machining errors induced by tool path planning methods, a mapping curve of the tool axis of a cylindrical cutter is constructed on the tool surface.The mapping curve is a typical one that can be used to express the closeness between the tool surface and the surface to be machined. A novel tool path planning method is proposed for flank or plunge milling ruled surfaces based on the minimization of the one-sided Hausdorff distance(HD) from the mapping curve to the surface to be machined. It is a nonlinear optimization problem in best uniform approximation(BUA) or Chebyshev sense. A mathematical programming model for computing the minimum one-sided HD is proposed. The linearization method of the programming model is provided and the final optimal solutions are obtained by simplex method. The effectiveness of the proposed BUA method is verified by two numerical examples and compared with the least squares(LS) and double point offset(DPO) methods. The variation in tool orientation induced by the optimization of the tool positions is also evaluated.     

数控线切割三维直纹面直接刀补算法的研究

分析了四轴数控线切割机床所能加工的三维直纹面类型,以二维C型刀补为基础,根据各类型形状的特点采用了不同的刀补处理方法,分析了用二维刀补原则解决三维直纹面刀补的可行性,提出了一种不需将加工轨迹线形化的三维直纹面的直接刀补算法,指出了降低复杂直纹面刀补误差的措施。     

复杂薄壁构件自适应加工工艺几何模型重构

随着制造理念和制造水平的不断提高,大量复合制造工艺背景下的近净成形叶片被应用到现役或在研的航空发动机中。该类叶片是典型的复杂薄壁结构零件,无精确定位基准,且成形一致性差。采用传统叶身定位,加工后的前/后缘、榫齿形状和位置精度均难以保证,从而导致产品一致性差,易超差与合格率低。针对以上问题,提出一种面向自适应加工的复杂薄壁结构零件工艺几何模型重构方法。首先,建立复杂曲面的采样点分布模型,快速获取叶片精确成型区域的位置和形状;其次,提出基于特征曲线相似变形的模型重构算法,精确重构前/后缘非精确成型区域的工艺几何模型;最后,通过精锻叶片自适应加工试验进行验证。试验结果表明：该方法可有效满足以精锻叶片为代表的复杂薄壁构件自适应加工要求。     

5轴自由曲面上加工行距的计算方法研究

根据刀具扫掠曲面方程和设计曲面上等残留高度的等距曲面方程,讨论了一种精确的等残留高度 加工带宽计算方法,由此确定出加工行距;且该方法可为局部干涉检测提供必要的数学基础。     

Dual Drive Curve Tool Path Planning Method for 5-axis NC Machining of Sculptured Surfaces

The problem of finished surface being not first-order continuous commonly exists in machining sculptured surfaces with a torus cutter and some other types of cutters. To solve this problem, a dual drive curve tool path planning method is proposed in this article. First, the maximum machining strip width of a whole tool path can be obtained through optimizing each tool position with multi-point machining (MPM) method. Second, two drive curves are then determined according to the obtained maximum machining strip width. Finally, the tool is positioned once more along the dual drive curve under the condition of tool path smoothness. A computer simulation and cutting experiments are carried out to testify the performance of the new method. The machined surface is measured with a coordinate measuring machine (CMM) to examine the machining quality. The results obtained show that this method can effectively eliminate sharp scallops between adjacent tool paths, keep tool paths smooth, and improve the surface machining quality as well as machining efficiency.     

基于萤火虫算法的CFRP材料铣削刀具结构优化

为了提高CFRP零件的加工表面质量和刀具寿命,针对其铣削加工的刀具结构进行了优化。设计了刀具结构参数与CFRP材料铣削加工表面粗糙度、后刀面磨损量之间的正交试验。应用极差分析法分析了刀具结构参数对CFRP材料加工表面粗糙度、后刀面磨损量的影响规律,并应用多元线性回归法建立了刀具结构参数与表面粗糙度、后刀面磨损量之间的数学模型。基于此模型,采用FA萤火虫算法,优化了刀具的结构参数,并进行了实验验证。结果表明:在试验参数范围内,刀具结构参数对于CFRP工件铣削表面粗糙度的影响程度依次为:后角、螺旋角、前角。当刀具的后角、螺旋角和前角增大时,工件的表面粗糙度都呈减小趋势,但减小的快慢程度不同;刀具结构参数对于后刀面磨损影响程度依次为:后角、螺旋角、前角。当刀具后角增大时,后刀面磨损量迅速上升,当螺旋角增大时,后刀面磨损量减小,当刀具的前角增大时,后刀面磨损量先减小后增大。采用FA萤火虫算法优化后的刀具结构对CFRP材料进行铣削实验,实验结果值与建立的模型预测值误差较小,表面粗糙度的误差率为3%,刀具后刀面磨损量的误差率为7.6%。     

智能反射面定位发展现状及其在非视距定位中的应用

在未来的通信网络中,复杂的信道环境是制约定位性能的主要因素之一。智能反射面是近年提出的一种具有特殊电磁特性的人工二维表面,可以控制电磁波的吸收、反射与折射特性,从而实现对信道的调控,具有广阔的应用前景。首先介绍了该技术的发展现状,从智能反射面的电磁特性及其在通信定位中的应用等方面归纳分析了其现阶段的研究成果,然后针对非视距应用提出了一种基于智能反射面的定位方法。通过仿真验证了该方法的有效性,在不同的发射功率下均实现了定位误差降低50%以上,并且提高了定位鲁棒性,实现了对波束盲区的覆盖。最后,从新型定位场景、通信技术结合、资源分配和人工智能应用4个角度,对智能反射面定位技术的研究进行了展望。     

伺服加工平台的综合误差建模与补偿

伺服加工平台的几何误差是影响工件加工形貌精度的重要因素。在多体系统理论的基础上,首先,运用低序体阵列描述伺服平台多体系统的拓扑结构,建立各相邻体间的齐次变换矩阵,构建其综合误差模型;其次,利用雷尼绍测量系统对平台的定位误差、直线度误差、俯仰误差、偏摆误差以及两轴之间的垂直度误差进行辨识,将辨识得到的误差值代入构建的模型得出平台几何综合误差;最后,选择凸锥面、平面、球面3种面型工件补偿试验,对误差模型进行原理性验证。研究表明,经补偿后加工所得3种面型工件表面精度均提高了25%左右,证实了提出的补偿方法可用于伺服加工平台几何误差控制。     

超高强度钢立铣工件温度分析及对加工表面质量的影响

以航空难加工材料300M钢为研究对象,基于立铣加工中的工件温度判断在铣削加工中是否出现了金相组织转变,进而分析不同工况下影响加工表面质量的因素。首先,将移动热源法应用于铣削加工中,计算考虑后刀面磨损的立铣加工工件温度,实验表明,计算值与实验值相比误差在10%以内。然后,分析了工件温度在时间上与空间上的分布,以及不同刀具磨损和加工参数条件下工件表面的温升规律,据此预测加工表面是否出现了组织转变,并结合金相组织观察进一步确认。最后,依据加工表面质量物理层面残余应力和显微硬度的检测数据,初步探讨了各因素对表面质量的影响。结果表明,在研究的加工参数范围内,并未达到金相组织转变温度,表面质量主要受铣削热力作用下的剪切面塑性凸出效应、后刀面挤光效应和热效应的影响。