刀轨环无跳刀尖角垂线过渡连接算法

针对刀轨环如何高效地连接成环切刀轨的问题,提出了刀轨环无跳刀尖角垂线过渡连接算法。首先在基于向量角分线的子域上生成等距环,然后建立刀轨环数组和生成环的多个单向链表,采取顺序取外等距环、逆序取内环的方式生成单根节点刀轨环关系树,提出尖角垂线过渡的连接方式,遍历刀轨环树获得无跳刀刀轨,最后构建加减速数学模型并验证算法的有效性。试验表明,该算法计算效率高,无跳刀,满足实际加工要求。     

基于三角Bézier曲面平刀环切粗加工刀轨生成算法

为实现基于三角Bézier曲面造型技术的产品逆向设计与制造,提出一种针对三角Bézier曲面模型的平头刀环切粗加工刀轨生成算法,该算法通过优化R＊树的构建过程,建立了三角Bézier曲面模型的动态索引,基于该索引快速获取瞬时加工区域三角Bézier曲面片,进而采用刀具表面离散的方法迭代计算无干涉刀位点,并建立了三角Bézier曲面的Z向包络面,采用R＊树组织Z向包络面的拓扑近邻关系。将切削平面与Z向包络面求交获取截面轮廓环,并由它们之间的包含关系确定切削区域,进而获取环切粗加工刀轨。通过实例证明了该算法可对复杂三角Bézier曲面生成平刀无干涉环切粗加工刀轨。     

基于改进蚁群算法的分形刀轨连接技术

为了解决分形刀轨中存在的大量空行程和跳刀问题,使用部分边界裁剪轮廓对分形路径段进行了连接。首先采用蚁群算法对同一切片层面上的分形路径段进行初步连接,确定整体最短连接路径。然后依据扫描路径规划原则,对连接路径进行有效性判断,消除了不合理连接路径对成形质量的影响。针对基本蚁群算法存在的收敛慢、易陷入局部最优解等缺陷,采用动态调整选择策略和信息素挥发系数对蚁群算法进行了改进。试验结果表明,该方法有效减少了同一切片层面上的空行程和跳刀次数,且改进的蚁群算法具有很好的收敛效果和全局搜索能力。     

深型腔模具精密加工技术的研究与实现

针对淬硬工具钢切削性能差、深型腔模具加工廓形精度不易保证等问题,提出了一种深型腔模具精密高速加工工艺优化技术.该技术根据构建的加工刀轨长度以及刀具悬伸长度与型腔加工廓形误差之间的数学模型,计算随加工刀轨长度变化的廓形误差值,设计瞬时的螺旋线加工刀轨,运用曲线过渡法,生成了适合深型腔模具精密高速加工的优化刀轨.基于米克朗Duro800高速加工机床,对内星轮模具型腔进行精密加工,结果表明,加工精度可提高IT1～2级,表面粗糙度Ra≤0.8.     

复杂型腔无退刀环切刀具轨迹连接方法

为克服传统环切轨迹连接方法的不足,提出了一种简单有效的环切刀具轨迹连接方法.在该轨迹连接方法中,轨迹环被组织成区域树的形式,区域树的每个节点对应一次偏置操作的结果;为了编组轨迹环,利用轨迹环间的嵌套关系将区域树剖分为轨迹簇,进而利用过渡点和虚过渡点完成了轨迹簇的连接,形成了子轨迹;合并了多条子轨迹,以使生成的轨迹完全没有退刀.利用无需额外计算的区域树,改善了传统无退刀轨迹连接算法在处理大规模问题上的效率.     

三角Bézier曲面数控精加工刀轨快速生成算法

为了解决三角Bézier曲面精加工刀轨生成效率低以及存在的刀轨干涉等问题,提出一种基于三角Bézier曲面的数控精加工刀轨快速生成算法,该算法引入动态索引组织三角Bézier面片的拓扑近邻关系,基于该索引快速获取与刀轨截平面相交的三角Bézier面片集,对其中任一相交面片进行初始交点迭代计算,从初始交点开始跟踪迭代获取跨越三角Bézier面片的完整交线,将获得的有序交线各端点作为刀触点获取相应刀位点,依据刀触点处曲面法矢与刀杆矢量的关系快速确定可能存在干涉的区域,进而对干涉区域刀位点进行调整获取无干涉刀位点,顺次连接各刀位点生成数控加工刀轨,实例证明该算法可对任意复杂三角Bézier曲面精确、快速生成数控加工刀轨,并通过三角Bézier曲面模型的数控刀轨生成验证了该算法的实用性。     

型腔边界拐角精加工刀轨生成算法的研究

在识别粗加工余料区域的基础上,从均匀径向切削深度、平滑刀轨路径等方面考虑,研究并实现了型腔边界拐角处的精加工刀轨生成算法。采用将拐角区域加工分为多个循环进行渐进切削的策略,可减小径向切深。同时,每一切削循环内切削段和空程刀轨段、各循环之间均采用圆弧过渡,刀轨路径满足一阶连续,从而可减小切削力的变化幅度和方向突变,提高加工精度。     

环形刀宽行加工圆弧过渡区域算法的研究

基于广域曲率吻合原则,研究了利用环形刀侧铣加工组合曲面圆弧过渡区域的新方法。首先建立环形刀的几何模型,通过调整刀具姿态角,使刀具表面和工件表面在不发生干涉的条件下实现密切接触。通过迭代判断使下行刀轨的驱动线和当前刀轨在精度范围内搭接,实现刀轨的合理编排。最后,以某航空发动机叶片为例计算了刀轨。结果表明,该算法能够精确地加工出圆弧过渡曲面,刀轨之间的没有明显的残高,加工效率较球头刀提高了5倍。     

二维轮廓嵌套加工刀轨生成算法

提出一种新的刀轨生成算法,成功解决了由通用等距方法的刀轨加工而成的凸台和凹槽在嵌套时产生干涉的问题。该算法只需要三次等距即可计算出凸台和凹槽加工刀轨,并且能够处理包含自由曲线的轮廓。最后给出的算例验证了该算法的有效性。     

高速铣削自动编程系统--刀轨编辑

为高速铣削自动编程系统的刀轨编辑模块提供了常用的刀轨编辑算法;主要介绍了等距、圆角过渡、镜像拷贝、旋转镜像在Acis8.0下的实现方法。     

Dental restoration contour-parallel offset tool path links based on graph model

Contour-parallel offset (CPO) tool path is widely used in the rough machining process for dental restoration. In order to minimize the number of tool retractions that do not contribute to the actual cutting as well as to optimize the links between tool path loops (TPLs), a novel CPO tool path-linking algorithm based on graph model is presented. With the directed relationship built during the calculation of TPLs, a directed graph model is constructed and then divided into many subgraphs. As a result, all TPLs are split into several grouped TPL units. TPLs in each unit are linked by linking point pairs. Finally, a CPO tool path without tool retraction can be generated by traveling TPL graph. Several test results show that this method can effectively obtain CPO tool path without tool retraction and overmilling.     

OPTIMAL ALGORITHM FOR NO TOOl-RETRACTIONS CONTOUR-PARALLEL OFFSET TOOL-PATH LINKING

A contour-parallel offset (CPO) tool-path linking algorithm is derived without tool-retractions and with the largest practicability. The concept of “tool-path loop tree” (TPL-tree) providing the information on the parent/child relationships among the tool-path loops (TPLs) is presented. The direction,tool-path loop,leaf/branch,layer number,and the corresponding points of the TPL-tree are introduced. By defining TPL as a vector,and by traveling throughout the tree,a CPO tool-path without tool-retractions can be derived.     

面向特征库的整体叶轮刀轨规划方法

针对整体叶轮曲面曲率变化大、流道为特殊型腔的特点,提出了一种面向特征的刀轨规划方法。分析了整体叶轮加工型面的特征及加工难点,建立由叶片、流道、进出水边、叶根等不同型面刀轨构成的特征库。设计叶轮加工型面与特征刀轨库间的匹配规则,开发了整体叶轮加工型面特征刀轨规划系统。算例仿真表明,该方法可有效减少叶轮加工曲面的刀路数量,提高整体叶轮自由曲面叶片的加工质量和效率。     

大型船用螺旋桨桨毂粗加工刀具路径规划研究

针对大型船用螺旋桨毛坯余量较大,相邻桨叶间存在重叠区,现有加工方法吊装复杂、需要二次装夹且叶根桨毂加工周期长等问题,提出了一种多轴对称加工叶根桨毂方案,并依据加工方案,应用定轴加工方法研究桨毂粗加工刀具路径规划。根据桨毂曲面特征,计算走刀行距与步长;基于定向包围盒(Oriented Bounding Box,OBB)干涉检查算法划分加工区域;在此基础上分析切削参数恒定时,横向行切、纵向行切和环切3种刀具路径规划方法对桨毂加工效率的影响。研究结果可为正确选择桨毂粗加工刀具路径规划方法和后期大型船用螺旋桨叶根桨毂加工装置研发提供理论基础。     

走刀轨迹对双面渐进成形几何精度的影响

在单点渐进成形(single point incremental forming,简称SPIF)加工过程中,成形刀具与夹具间的板料因得不到有效支承而发生翘曲,卸载后板料易回弹,影响制件的成形几何精度;因此,提出了2种新型双面渐进成形(double sided incremental forming,简称DSIF)走刀轨迹,分析了2种轨迹下板料单元的应力和应变状态,并借助有限元分析软件模拟了板料的成形过程,进一步比较了不同走刀轨迹下制件的成形几何精度。仿真数据表明,与单点渐进成形相比,这2种双面渐进成形走刀轨迹能有效改善制件的成形几何精度。     

螺旋曲面加工刀位轨迹数值算法研究与应用

为了提高复杂螺旋面的加工精度,对其刀位轨迹算法进行研究,提出了基于最小有向距离的刀位轨迹数值计算方法。建立了刀具与工件曲面的三维数值几何模型,并通过坐标变换矩阵来建立与实际加工情况一致的数值计算模型。采用空间离散化思想将刀具与工件两空间曲面的最小有向距离的求解问题简化为一个二维求解问题,保证了求解效率和精度。根据阿基米德插补曲线原理,建立了刀位轨迹的数值计算方法。实例加工结果证明,基于该方法得到的刀位轨迹编制的数控加工程序能够加工出满足精度要求的螺旋面。     

基于Voronoi图的型腔加工刀具轨迹规划算法

Voronoi图是计算几何中非常有用的工具,它将几何多边形划分为若干子域,每个子域分别对应轮廓中的某段,子域中的任一点到对应的轮廓段距离最近,在各个子域中分别构造对应轮廓段的等分线。把该算法应用到型腔加工中,生成型腔结构的Voronoi图;然后在此基础上利用等距偏置法,生成型腔加工的刀具轨迹。该算法的应用不仅能消除传统刀轨算法中产生的多余环和自交环,避免过切现象,还能提高计算效率和加工精度。     

面向复杂曲面的机器人砂带磨抛路径规划及后处理研究

针对机器人砂带磨抛复杂曲面叶片问题,对叶片内外型面和进排气边的磨抛路径规划及后处理技术进行了研究,对复杂曲面叶片的机器人砂带磨抛路径规划的计算效率及加工效率进行了分析,提出了一种将基于等残留高度法的笛卡尔空间计算的磨抛行距转化为参数域空间的磨抛行距的方法,并将机器人砂带磨抛复杂曲面叶片接触轮的中心坐标位置、支撑轴矢量以及轴线矢量数据后处理为机器人的位姿信息,利用机器人砂带磨抛系统装备实验平台对复杂曲面叶片进行了实际的加工实验。研究结果表明:所提出的刀路规划和后处理技术能够有效地解决机器人砂带磨抛复杂曲面叶片的问题,具有加工路径总长短以及路径条数少的特点,计算简单、加工效率高、加工表面质量好。