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。     

基于经线划分的非圆截面环形刀具刀位优化算法

目前环形刀具的刀位算法均未考虑圆刀片安装时存在的俯仰角和偏转角,因而在理论上存在较大的编程误差。针对实际使用刀具为非圆截面环形刀具的情况,通过对环形刀具的截面曲线进行分析,提出了一种基于经线划分的非圆截面环形刀具刀位优化算法。首先利用经线法求解出刀具表面和工件曲面之间的误差分布,然后根据此误差分布来调整刀具位置和姿态,使刀具表面与设计曲面在不发生干涉的情况下实现密切接触,从而得到刀具在指定定位点处的最优刀位。仿真结果表明,传统的五坐标刀位算法会产生较大的加工误差,而本文提出的算法消除了圆刀片安装时存在的俯仰角和偏转角所引起的加工误差,可有效提高复杂曲面的加工精度并获得满足给定编程公差的优化刀位。     

辗压螺纹中径公差的分配

在分析螺纹刀具误差、量具中径内缩量和毛坯直径公差在工件螺纹中径公差的占用量的基础上，提出了制定毛坯直径国家标准和修订刀具国家标准的建议。     

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。     

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．     

基于线接触的回转二次曲面加工方法及其误差分析

基于线接触的回转二次曲面加工方法,无需复杂的位置控制,能够加工在轴和离轴回转二次曲面,同时,用同一个刀具可以加工不同类型、参数的回转二次曲面,并且铣磨成形时定位误差和刀具轮廓误差对面形误差的传递系数都小于1。     

单晶金刚石刀具精密检测与评价方法研究

针对单晶金刚石刀具刃口轮廓精度的精密检测方法进行研究,首次利用形位误差仪、通过测量刀具后刀面精度的方法来反映刀具刃口轮廓精度,并基于改进后的最小二乘圆拟合方法完成刀具精度评价.通过实验,实现了形状精度在0.05μm尺度的测量,验证了本方法的有效性.     

基于环面刀具的叶片过渡区域宽行加工技术

基于“最短距离线对”(SDCP)刀位误差分布计算原理,提出了一种利用圆环面刀具来进行叶片过渡区域的宽行加工的刀位优化数学模型.以圆环面刀具的环心圆前沿上的各点到被加工曲面等距面的误差在控制范围内,后沿上的各点到被加工曲面等距面的误差大于零,以及环心圆上的各点到相邻曲面等距面的误差大于零作为刀位计算的约束条件,以行宽作为...     

可转位高速铣刀刀体加工的工艺优化

系统的研究了可转位高速铣刀刀体容屑槽与刀片槽加工工艺方案。设计了确保加工精度的工装夹具,优选出了最佳的使用刀具材料,优化了刀具加工路径及误差控制策略。     

花键滚刀法向齿形计算机辅助设计

复杂刀具采用传统方法设计时，精度低、周期长。介绍了花键滚刀法向齿形计算机辅助设计的基本方法，即首先计算出花键滚刀法向齿形的理论齿形，然后用圆弧来代替理论齿形，并高速代用圆弧使其误差不超过允许值，并利用数据库中的相关参数，完成齿形图及加工零件图的绘制。采用本方法可提高设计精度、缩短设计周期、简化复杂刀具设计过程。     

基于车削加工工件测量的误差补偿技术

提出了两种基于车削工件测量的误差补偿方法,误差反向叠加的微进给补偿法与逆变刀具路线的 软件补偿法,介绍了这两种方法的原理与实现方法。     

基于主轴电流小波变换的刀具磨损状态监测

为消除机器人自动制孔系统中由于刀具磨损引起的孔径误差,提出一种基于主轴电流离散小波变换的刀具磨损状态在线监测以及寿命预测方法。首先根据主轴电流信号的波动规律,综合小波信号的正则性、相似性及曲线误差光滑性等要求,选用3阶多贝西小波基对主轴电流信号进行离散分解。结合刀具磨损规律,选取电流信号的3阶低频分解量作为刀具磨损状态监测的最有效特征,将电流信号的1阶高频分解量进行离散傅里叶变换,得到高频分量的频域特性,为电磁兼容设计提供依据;最后利用最小二乘法拟合刀具磨损量与主轴电流特征值的线性关系,通过监测主轴电流特征值,实现对刀具后刀面磨损量的在线监测以及刀具寿命预测。     

环形曲面的制造误差分析及其精加工方法研究

对地观测卫星的结构系统中,对具有圆发生线的环形曲面提出了高的尺寸及形状精度要求。用传统方法制造,零件产生了不容忽视的误差,于是,引发了对发生线为圆、椭圆、双曲线、抛物线等的环形曲面的制造误差的分析与其精加工方法的研究。以此为目的,本文建立了此类零件制造误差的分析方法以及确定误差数值的公式;建立了各类环形曲面的数学表达式,为消除刀具切削刃引起的误差,确定了刀具切削刃轮廓曲线的数学表达式;通过计算机立体图解,充分验证了所得数学表达式的正确性。由此,使此类零件的精加工误差有效地控制在0.01mm范围内,并为实现CAD-CAM一体化施工开辟了新的途径。     

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。     

基于纬线法的鼓形刀具刀位误差分布计算

刀具误差分布是描述刀具表面与设计曲面之间相对位置关系的重要表达方式,在刀具姿态调整与行宽优化中具有重要应用价值。为提高鼓形刀具刀位误差分布的计算效率与精度,提出了一种基于纬线法的新算法,即纬线圆圆心定位法。该方法通过刀具表面一系列纬线圆的圆心来计算刀具表面与设计曲面之间的最短距离,进而求解其刀位误差分布曲线。针对纬线圆圆弧包络法、纬线圆圆弧离散法和纬线圆圆心定位法,讲解了3种计算方法的基本原理,并详细地分析了影响3种方法计算效率与精度的主要因素。然后,对比分析了纬线圆数量对3种方法计算效率与精度的不同影响。最终,利用某叶片零件加工表面进行了实验验证。结果证明,3种算法皆可满足行宽计算误差不大于5%的要求。但是,3种算法中,纬线圆圆弧离散法所需计算时间最长,纬线圆圆弧包络法其次,所需计算时间减少约50%,纬线圆圆心定位法的计算效率最高,所需计算时间减少约80%。在计算精度方面,纬线圆圆弧离散法与纬线圆圆心定位法精度较好且准确度相差不大,但是比纬线圆圆弧包络法精度提升不足5%。     

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。     

平面刀具加工面齿轮的理论分析

采用平面刀具加工面齿轮可提高刀具的通用性和降低设计制造成本.首先在对格林森方法仿真的基础上指出仅用高阶滚比是不能获得理想齿面的.然后提出了附加运动,通过这个附加运动与高阶滚比刀具在运动中可以实现虚拟渐开线的精确模拟.其三提出了确定高阶滚比、附加运动多项式系数的方法.其四建立了平面刀具的产形面和平面刀具加工的面齿轮的数学模型.最后进行了滚比与运动规律、轮齿接触分析等数值仿真,结果表明:算例中的最大齿面误差为-1.05mm,接触路径倾斜,接触椭圆长度为11.2mm,传动误差约为0″,被加工面齿轮与标准小轮的啮合表现出良好的“准共轭”特性.因此这种可粗切,亦可精磨的加工方法具备良好的可行性与实用性.      

刀具状态监测的信息处理技术

介绍了一种基于多层前馈网络和误差反向传播（ＢＰ）算法的刀具磨损监控信息处理的新方法。     

人字齿轮修形优化设计

针对齿廓修形的特点,小轮齿廓采用三段修形.通过改变刀具切削刃的形状,以三段抛物线代替齿条的直线齿廓,推导出了刀具齿面方程.建立了人字齿轮啮合的坐标关系,进而提出了人字齿轮齿接触分析和承载接触分析的方法.以承载传动误差最小为目标函数,采用复形调优法进行优化,可以获得最佳修形优化参数.通过实例表明,在不考虑安装误差情况下优化后的结果与未优化相比仍可以明显降低轴线误差对承载传动误差的影响.最后,给出了小轮齿廓修形量的计算方法.      

基于神经网络的机械加工信息融合

概述了基于神经网络的信息融合技术在机械加工中的刀具状态监控、加工精度预测、误差补偿等方面的应用,并展望了该技术的应用前景。