5坐标数控加工刀轴矢量规划方法(英文)

研究了5坐标数控加工中刀轴矢量规划问题,分析了现有刀轴矢量生成方法的缺点,借鉴动画制作中设置关键帧的思想,提出了一种新的全局过渡光滑的刀轴矢量生成方法.首先根据加工零件的几何特征,在满足不发生碰撞干涉的前提下,设置一些关键刀轴矢量,然后采用样条函数对这些刀轴矢量进行插值.在生成刀位文件的过程中,通过将曲面上的参数与样条函数的自变量进行某种映射,从而得到样条函数值,并以此值作为刀位点的刀轴矢量.加工实例表明,该方法实现了全局刀轴矢量的光滑过渡,实现了转动速度以及加速度的连续.该方法能够避免因刀轴矢量突变而引起的机床震动,提高了零件的加工质量.     

飞机结构件槽特征加工摆线螺旋复合刀轨生成方法

针对飞机结构件槽特征传统的单/双向折线或环切加工时刀具的切削力大、刀轨存在尖点、加工方向突变、容易引起刀具振动等问题,提出了飞机槽特征摆线螺旋复合刀轨生成算法。该方法采用摆线铣对飞机结构件槽特征进行开槽,避免了第一刀满刀加工,降低了进刀切削力;采用螺旋刀轨进行飞机结构件槽特征腹板面的加工,减小了机床的震颤,增加了刀轨的平稳性;在转角处采用转角循环铣加工刀轨改善了转角的切削力状况。同时在刀轨连接处采用变螺旋曲线进行过渡,保证了曲率的连续变化。切削实验表明,该刀轨改善了飞机结构件槽特征加工过程中的切削力和刀具振动,提高了工件表面加工质量。     

叶轮流道5轴高速铣加工刀轨计算

为适应叶轮流道的高速加工,提出了一种新的端面铣削5轴加工刀轨生成算法。该算法首先提取原加工刀轨面的上下边界边,接着采用5次NURBS曲线拟合此上下边界边,然后顺序地连接上下NURBS曲线的型值点,最终生成了全程C2连续的刀位曲线和空间平滑变化的刀轴矢量,应用于Superm an CAMⅡ原型系统中。经测试,该算法的运行速度已接近于UG,所生成的加工刀轨加工材料为铝合金的叶轮流道,刀具能以转速5 000r/m in以及进给速度600 mm/m in平稳地进行精加工,满足了高速走刀的要求。     

基于三角化的复杂曲面五坐标数控加工轨迹的计算方法

ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中复杂曲面数控加工刀轨的计算能力在工业中有极其重要的作用。本文介绍一种复杂曲面五坐标加工轨迹生成及干涉处理算法，即把曲面用小三角片离散逼近，并用连通图建立所有三角片之间的拓扑关系，在此基础上生成刀轨，并进行干涉检查及刀位修正     

裁剪曲面的参数线加工算法研究

结合开发国产化软件的实践，详细论述了ＣＡＤ／ＣＡＭ技术中有关裁剪曲面的描述及加工自动编程算法的研究。从曲面造型及加工编程的通用性角度出发，将曲面的三维几何信息映射到二维参数域上，用二维拓扑信息环来描述裁剪曲面，把各种裁剪曲面的加工编程统一为一种具有拓扑信息环的广义曲面加工编程。同时，采用环形刀计算刀位信息，可方便地推广至球头刀或平底刀的加工编程。根据预先设定的残留高度及插补误差，在编程中对刀切点和刀位点的计算进行有效控制，保证了加工编程的精度要求。从而用较简单的方法实现了对任意裁剪曲面的加工自动编程     

给定装夹下走刀路径对铣削精度的影响

为有效解决腔薄壁件的加工变形问题,本文采用三维有限元分析方法,模拟了在给定的装夹条件下,不同的铣削走刀路径对航空薄壁框类零件加工变形精度的影响.仿真结果表明,在保证其他加工条件不变,只改变走刀路径的情况下,零件加工变形存在较大的不同.其中,采用从外向内的加工路径进行铣削加工时产生的变形较其他3种情况要小.最后通过铣削加工实验验证了模拟结果的正确性.     

实体数控铣削仿真系统关键技术的研究

设计了数控铣削仿真系统结构。该铣削仿真系统实现多类型刀具的加工仿真，快速干涉检查和碰撞检测，过切加工错误的显示。本系统主要支持平底刀、球头刀、圆角刀、锥形刀和钻刀。提出基于设计模型的新方法检查干涉和检测碰撞。详细探讨了刀具扫掠体构造中扫掠体自交及其解决方法。基于ACIS平台实现刀具和毛坯实体的构造，布尔求交，以及毛坯实体的刷新显示。     

高温合金螺纹铣削力优化研究

针对高温合金材料的螺纹铣削加工,分析了切削厚度的表达方法,建立了相邻两次走刀形成的截面积的表达方法。在此基础上,研究了高温合金螺纹铣削过程中的铣削力和扭矩,结果表明:螺纹铣削时,铣削力及扭矩与截面积呈正相关。提出了通过使螺纹粗精加工过程中每次走刀的截面积相等,进而优化高温合金螺纹铣削径向切深的加工策略。该策略可有效控制切削力值和扭矩值,这不仅有利于提高刀具寿命和加工精度,亦为制定难加工材料螺纹铣削工艺提供了依据。     

数控加工常用对刀方法及其应用

阐述数控铣削加工技术中几种典型对刀操作方法,对在对刀过程中主要功能模块做概述性的描述,并对它在数控程序编程中的应用进行介绍。     

数控加工的对刀方法与技巧

论述了对刀在数控加工中的重要性，并介绍了数控机床的几种对刀方法。     

型腔尖角的轨迹优化

在铣削型腔尖角加工过程中,当环切法加工的行间距离比较大时,型腔尖角处将会出现加工残余.由于刀具与工件的接触线增加,使得尖角处铣削力增大.因此,采用了双圆弧过渡来处理型腔中的尖角,该方法能保证以尽可能大的行距走刀,缩短了加工时问,提高了加工效率,同时还可以清除尖角处的残余留量.尖角处刀具轨迹进行合理优化后,刀具沿着改进的轨迹快速运行,满足了高速铣削型腔的加工要求.最后,实验验证了该方法的有效性.     

刀具变形引起的球头铣刀加工误差建模

针对数控加工中刀具变形引起的加工误差问题,以球头刀具为研究对象,通过建立球头刀具铣削力模型和刀具受力引起的变形模型.对球头刀具变形引起的加工误差进行研究,建立球头铣刀刀具变形引起的加工误差仿真预测模型;在数控加工几何仿真和铣削力仿真的基础上开发了球头铣刀刀具变形引起的加工误差仿真预测功能,并集成到数控加工仿真系统中用于刀具变形引起的加工误差预测.加工验证实验表明所提出的球头铣刀刀具变形引起的加工误差模型预测的可靠性.     

具有参数编程功能的陶瓷刀片磨削加工数控系统

提出了一种适用于陶瓷刀片加工的新的插补算法，介绍了基于此算法的陶瓷刀片磨削加工数控系统。此插补算法大大简化了系统设计，提高了刀片的加工精度。用该系统精心设计的５个加工指令，即可完成所有标准刀片和大部分非标准刀片的加工编程。利用系统的参数编程功能，操作者只需选择刀片形状并输入刀片参数，系统可自动生成零件加工程序，完成刀片的加工。     

四轴WEDM机床锥度切割运动分析

介绍了四轴WEDM机床的结构和坐标系统，在分析了四轴WEDM机床运动的基础上，提出了一种在等锥度和变锥度情况下均适用的四轴运动控制方法。通过这一方法，由工件下表面加工轨迹和锥度角推导出工作台和上导丝嘴的运动轨迹，并应用于四轴WEDM机床计算机数控系统中。实验证明该方法正确有效。     

数控加工仿真程序设计

数控加工程序编制是提高数控机床使用效率的关键，直接影响产品生产的周期和效益。传统的检查方法是在数控机床上进行试初，既费时又费力。而利用计算机在屏幕上显示刀心轨迹，进行加工仿真，来验证数控加工程序的正确性，既方便又快捷。本文介绍了平面类零件数控加工仿真程序设计的具体方法。     

基于平底刀切宽张量的曲面分区加工轨迹生成方法

为提高曲面端铣加工的效率，在保证加工质量的前提下，应尽量保证刀具在各切触点处沿切宽最大的进给方向运动。复杂曲面上各点处的切宽最大进给方向常呈现区域化分布规律，基于单个加工区域的传统端铣轨迹生成方法仅能得到局部优化解。本文给出了平底刀端铣曲面切宽张量，将切触点处的最优进给方向求解转化为张量特征方向的求解，并基于切宽张量场的退化性质，提取三分退化点为曲面多个加工区域的交点，进而以相交点为起点、以最优进给方向为切向构造曲面内部边界，将曲面划分为一系列加工区域，各加工区域的最优进给方向分布连续，分别生成各区域的加工轨迹。该方法在CATIA CAM系统中实现，选例进行了应用验证，与传统的曲面加工轨迹生成方法相比，基于切宽张量的平底刀端铣分区加工方法显著提高了加工效率。     

改进的等残余高度加工自由曲面刀具路径生成算法

提出了改进的等残余高度算法用于加工自由曲面刀具路径生成。算法在生成相邻刀具路径轨迹时分两步,首先根据当前刀具路径轨迹,采用了Newton-Raphson迭代法精确求取刀具运动包络体上的点到自由曲面的距离,结合给出的Newton迭代法的迭代角度初值计算方法,精确求取满足要求的等残余高度点构成等残余高度线;然后根据求取的等残余高度线精确求取相邻刀具路径轨迹,求取过程类似。验证实例表明,该方法可极大地减少刀具路径轨迹长度,均匀曲面加工残余高度,提高曲面加工质量。     

金属基复合材料的切削加工

选用四种切削性能优良的刀具材料：细晶粒硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金刚石，对两种典型的金属基复合材料即氧化铝纤维增强与碳化硅颗粒和氧化铝纤维混杂增强铝基复合材料的切削加工性进行了全面深入地研究。结果表明：加工混杂增强铝基复合材料时，聚晶金刚石刀具的磨损阻力最大。而加工纤维增强复合材料时，细晶粒硬质合金刀具的磨损率低、工件表面完整性好且加工成本最低。本文对刀具的磨损机理也进行了深入探讨。最后，从刀具磨损和表面完整性观点出发，给出了加工不同金属基复合材料的最佳刀具材料。     

交叉杆型Stewart并联机床的加工试验

为评价自行开发的交叉杆型S tew art并联机床的加工特性和稳定性,已开展了多种复杂结构件的加工试验研究。基于UG NX 3.0编制了加工试验中需要的加工程序。加工程序采用V ericu t 5.3仿真软件检验通过后,在并联机床上实现了外形复杂造型各异的零件加工。与传统数控机床相比,零件表面粗糙度R a可提高一个数量级,达到l.6以内。试验结果表明,该类并联机床应用于生产加工具有重要的实际意义。