环切刀轨无跳刀过渡连接算法

在口腔修复体数控粗加工中环切走刀方式应用广泛,为了减少加工时刀具跳刀次数以缩短空走刀时间和优化刀轨环之间的过渡连接,提出了基于单根树结构的环切刀轨无跳刀过渡连接算法。在该算法中,根据刀轨环计算过程中建立的父子关系构建刀轨环树,然后对刀轨环树拓扑分解实现刀轨环编组,编组环集合中具有父子关系的刀轨环之间通过"过渡点对"构建过渡连接关系,最后遍历刀轨环树获得无跳刀刀轨。实验表明,该算法无跳刀,无重复切削,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。     

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。     

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。     

离散点云等残留高度数控加工刀轨生成方法

为了最大化刀轨行间距,从而减少刀轨总长度,针对离散点云提出了一种等残留高度刀轨生成方法。提出以点云局部轮廓点集直接生成残留高度点的迭代计算方法,再根据残留高度点和点云局部点集迭代计算出下一行等残留高度刀位点,从而获得等残留高度刀轨。算法无需点云等距或曲面重构,为了提高算法效率,提出了算法所需数据初值的优化计算方法。最后对典型的点云模型生成刀轨,与等行距刀轨相比,提出的算法生成的等残留高度刀轨总长度大幅减少,验证了算法的可行性和有效性。     

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.     

复杂多曲面3轴粗加工刀轨优化的计算方法

针对复杂多曲面３轴粗加工方法的刀轨自动生成问题,提出一种刀具轨迹的优化算法。该算法注要研究层切法粗加工各切削层刀轨的合理规划的进刀方式的选取,运用该算法可以自动生成复杂曲面３轴粗加工的有效刀轨,算法简单、可靠。     

基于累积曲率的离散刀轨环预处理优化算法

由离散网格曲面形成的二维截面轮廓对刀轨环的质量和生成效率有重要影响。提出一种基于累积曲率的刀轨环点云数据预处理优化算法。在基于光顺算子和简化算子的误差带控制范围内,首先通过估算点的离散曲率对二维截面轮廓进行粗简化,提出用累积曲率代替离散曲率的精简化算法,然后根据简化后点的均布程度,采用差分差商自适应算法对二维截面轮廓进行光顺。实验结果表明,该算法运行高效,提高了刀位轨迹生成的效率和质量,改善了产品的加工性能。     

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。     

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。     

Three-dimensional tool radius compensation for multi-axis peripheral milling

Few function about 3D tool radius compensation is applied to generating executable motion control commands in the existing computer numerical control (CNC) systems. Once the tool radius is changed, especially in the case of tool size changing with tool wear in machining, a new NC program has to be recreated. A generic 3D tool radius compensation method for multi-axis peripheral milling in CNC systems is presented. The offset path is calculated by offsetting the tool path along the direction of the offset vector with a given distance. The offset vector is perpendicular to both the tangent vector of the tool path and the orientation vector of the tool axis relative to the workpiece. The orientation vector equations of the tool axis relative to the workpiece are obtained through homogeneous coordinate transformation matrix and forward kinematics of generalized kinematics model of multi-axis machine tools. To avoid cutting into the corner formed by the two adjacent tool paths, the coordinates of offset path at the intersection point have been calculated according to the transition type that is determined by the angle between the two tool path tangent vectors at the corner. Through the verification by the solid cutting simulation software VERICUTwith different tool radiuses on a table-tilting type five-axis machine tool, and by the real machining experiment of machining a soup spoon on a five-axis machine tool with the developed CNC system, the effectiveness of the proposed 3D tool radius compensation method is confirmed. The proposed compensation method can be suitable for all kinds of threeto five-axis machine tools as a general form.     

基于点搜索组合曲面清根加工轨迹优化算法

清根加工质量严重地影响着组合曲面体零件的工作性能。为提高清根加工刀心轨迹的精度和自动化处理程度,在点搜索的基础上提出了初始点自适应调整和多搜索中心分区域搜索优化算法。以航空发动机叶片缘板与叶型过渡区域清根加工为研究对象,在参数域内分析了点搜索算法。在此基础上,以寻找临界不确定点为引导方向对初始搜索点进行自动调整并优化搜索区域。又针对搜索到的控制点分布不均问题,提出多搜索中心分区域搜索方法,得到可控且分布均匀的刀心轨迹控制点。将控制点拟合得到的样条曲线向缘板偏置面投影作为刀心轨迹线,并对其进行了误差分析。以叶片叶型与安装缘板和阻尼台两处过渡区域的清根加工为例,对算法的有效性进行了仿真验证,证实所提方法的正确性和有效性。     

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。     

自由曲面三坐标加工等间距刀具路径规划

为提高自由曲面数控加工的切削效率,改善刀具的受力状态,提出了一种自由曲面三坐标加工等间距刀具路径规划方法.分析了在实际加工过程中可采用的几种刀具路径规划方法及其实现等距加工的约束条件.研究了等间距刀具路径的计算方法,并针对计算过程中出现的逼近误差校验和刀具路径延伸与裁剪问题给出了解决方法.对等参数线法和等距截面法进行了比较,表明应用该方法规划自由曲面刀具路径,可提高走刀路径对曲面形状变化的适应性和切削行间距分布的均匀性.     

新型游动坐标法及其在复杂形状刀具数控磨削中的应用

通过分析复杂形状刀具的几何角度和数控磨削工艺 ,提出一种新型游动坐标系的刀位计算方法 ,应用该方法可简便地进行复杂形状刀具数控磨削的刀位计算 ,并可实现复杂形状刀具几何角度的精确磨削。通过三维仿真及实际磨削加工试验验证了该刀位计算方法的实用性。     

型腔环切加工的非均匀偏置算法

提出用于型腔加工的一种新型刀轨计算方法－非均匀偏置算法。理论分析及实例计算均证明,在保证遍历加工区域的前提下非均匀偏置刀轨比传的刀轨形式更的加工效率。     

Hilbert填充曲线用于刀具路径生成的算法及改进研究

对Hibert填充曲线的生成方法进行了研究,建立了平面Hilbert填充曲线与Bezier参数平面之间的映射关系,得到了平面Hilbert填充曲线到空间曲面的映射规则和相应算法。针对该方法用于刀具路径生成时存在转向过于频繁等缺点,为了减小加工过程中对刀具和工件的冲击,提出了用倒角或圆弧进行过渡来代替原来的直角过渡的方法生成加工刀具路径。针对改进后的生成刀具路径的方法编制了仿真程序,对改进前后的刀具路径的长度和生成时间进行对比分析。通过一具体曲面加工路径生成仿真,验证了该方法的有效性。     

基于矩阵运算的Hilbert曲线用于刀具轨迹生成算法研究

基于矩阵运算描述生成平面Hilbert曲线的方法简单,易于编程实现,将其进行了正确的空间矢量化,应用于了曲面加工刀具轨迹的生成.分析了矩阵变化描述曲线的思想,结合曲面加工刀具轨迹的计算过程,提出将平面Hilbert曲线通过与曲面参数域相对应的方法映射到曲面上,进而生成加工刀具路径的思想.建立了二者之间的映射关系,构建了...