数控机床操作与运用基本知识讲座：第3讲 数控加工过程的补偿与修正

虽然数控机床是具有很高加工精度的自动化设备，但在很多情况下，由于加工刀具、工装夹具及其他加工因素的原因，仅仅依照所编制的加工程序，仍然不可能完全准确无误地达到预期的加工结果。因此，“补偿”功能就成为所有数控机床所必备的功能。同时，如何对加工程序及其结果进行有效“补偿”，也就成为所有数控设备操作人员所必备的，也是最具挑战性的基本功。     

加工中心刀具破损监测的一种实现方法

针对具体的刀具，在正常加工工况下充分采集主轴电机的负载值并进行预设，形成针对所有刀具的主轴电机负载表，即数据表，进而可得极限负载值。在实际加工过程中，用读取的实际负载值和极限负载值进行比较，判断刀具是否破损。     

刀具破损识别系统在Sinumerik 840D荣作系统的卧式加工中心上的应用

我厂的HMC系列卧式加工中心在汽车行业主要用于加工汽车传动装置和汽车变速箱等零部件，所有这些零部件都需要大量的螺纹孔加工。由于70％的加工时间都用在钻孔和攻螺纹上，在这些加工中尺寸从M5到M18的刀具会经常破损。由于加工循环是完全自动的，因此操作人员就不会察觉丝锥或钻头是否破损。如果不进行检测，工件上可能仍然残留破损的刀具，后续作业可能无法完成并导致其他工件受到损坏，并且会导致产生废品并浪费大量加工时间。因此为了完善产品性能、提高产品竞争力，需要进行刀具破损识别系统在我厂卧式加工中心上的应用研究。     

精密直线测量rad

针对锥体零件和工具锥柄加工中出现的调整复杂，精度低的困难，采取将弧度（rad）值进行函数处理，化解成简单的计算式，用精密直线光栅尺测量。此方法适用于加工任意长度锥度的锥体零件。     

湿式还是干式加工--要了解主要问题

切削液处理的费用、健康和安全问题愈来愈引起关注：采用干式加工在工艺上是一个很有价值的节省。但是，它对湿式工序中碰到的所有问题不是灵丹妙药，有的场合只能选择湿式加工。     

MEP倒角刀在航空零件中的应用

在采用车削、铣削和钻削工艺对工件进行加工时，可能会在工件边缘处产生毛刺和锐边。在使用这种零件时，这些边缘可能导致材料断裂，使零件结构强度下降，并可能因尖锐的棱边而危及搬运零件的工作人员。制造商通常使用手动磨床和其他人工办法来去除毛刺和锐边，这些方法不仅速度慢，而且还需要将零件从机床上取下并重新固定至其他设备。即便由熟练的技师操作。也难以让所有零件的倒角保持必要的加工一致性。     

加工误差智能检测分析系统

本文提出一种加工误差分析的系统。该系统由传感器、A／D转换器和微型计算机组成。被测误差由传感器检测并转换成电压信号，再由A／D转换器进行数据采集，传入微机，微机对测量数据进行处理，得出加工误差分析所需的误差理论分布曲线等有用信息，从而使测量分析结果更准确，更迅速，为在线分析提供了可能。     

外圆车抛一体装置及仓内粉尘压力密度监控系统研究

传统的靶材加工需要使用车床和抛光机，加工效率不高，而靶材生产剩余粉尘遗留喷涂仓中，会对喷涂质量产生很大的影响，只采用负压方式吸尘无法满足仓内压力要求，需要研发新型的靶材加工装置和密度监控系统。外圆车抛一体装置抛光机构将抛光机构整合到普通车床上，采用公用床身和导轨系统，前方设置有靶管，靶管的前方设有车削机构，可满足不同粗细的靶管抛光需要。BP-PID控制器可输入实时压力值、粉尘密度值等参数，采用BP神经网络对参数进行处理，输出频率控制值与风门开度进行干扰补偿，可优化喷涂仓压力，具有很高的实用价值。     

用双圆弧法作列表曲线的编程数据处理

数控加工编程时，双列表曲线数据采用分段求切线法进行双圆弧拟合处理，可获得一阶导数连续，型值点处不产生尖角的圆滑廓线。     

一种基于离散数据的自由曲面建模方法

提出一种基于离散数据的自由曲面建模方法。该算法采用平行网格构造曲面，利用三次样条函数和参数样条对列表点进行行列两个方面的插补，采用局部回弹法进行曲线光顺，从而构造出适于数控加工的网格曲面，由于采用参数样条进行插补，可保证插值曲线通过所有型值点，曲线具有一、二阶导数连续的性质，可保证曲线的整体连续平滑。该方法的特点是方便了直角坐标下平行行切加工的数控编程。     

绣花机失步现象的分析与研究

分析了绣花机在刺绣过程中出现偏差的可能原因。首先采用圆弧差补的算法来反映加工偏差,通过对偏差的修正,取得了初步的图形优化结果。其次,针对摩擦力、负载力以及其它诸多外界因素引起的不稳定干扰,采用了细分步距角结合圆弧插补的方法来解决丢失步的问题,并且基于三次样条函数对步进电机控制量和步距角之间的关系进行曲线拟合。最后利用连续函数的泰勒展开式特性,通过灵活修改控制量来修正步距角与理论值之间的偏差,使得步进电机的步矩角更加均匀,在实践过程中取得了良好的效果。     

基于Optistruct的重型梁结构优化设计

针对重型梁结构的拓扑优化设计,引用了一种基于SIMP变密度插值法的单目标拓扑优化方法。在限定拔模方向的环境下使用Optistruct进行拓扑优化,通过罚函数对相对密度进行惩罚,得到拓扑优化结果。根据优化结果,对梁截面进行二次工艺强化,使刚度、强度、轻量化三者协调统一。     

凸轮轴磨削加工速度优化调节与自动数控编程研究

为进一步提高凸轮轴的加工精度、表面质量和加工效率,根据X-C轴联动磨床的运动原理,建立了凸轮轴恒线速加工理论数学模型,依据该数学模型采用三次样条拟合插值法,建立了凸轮转速优化调节的数值计算模型。结合具体凸轮轴零件及其磨削加工工艺方案的具体参数,计算出机床各运动轴加工过程的运动数据,在确保无工艺故障的前提下,最终把各轴的运动数据自动转换为对应数控控制系统的数控加工程序,从而实现了凸轮轴磨削的自动数控编程。最后在CNC8312A数控高速凸轮轴磨床上,对钱江32F型号凸轮轴的进气凸轮和排气凸轮分别进行磨削加工试验,得到了预期加工效果。试验验证表明,该加工速度优化调节及其自动数控编程方法在理论上和实践上都是可行的,完全满足实际生产的需要。     

曲线的三参数路径规划车削插补算法研究

为了保证数控加工中复杂曲线零件的车削加工精度,在普通二参数车削加工的基础上,提出了一种三参数路径规划车削插补算法。该算法将复杂曲面数控加工插补过程的路径规划分解为若干插补点之间的最优路径搜索和选取问题,根据不同加工要求设置决策变量,并进行取值判别,通过3个参数联动对曲线进行插补运算,优化加工过程中刀具的路径,并应用于相关的实例分析。研究结果表明,该优化算法能保证加工曲线的光滑性,有利于提高曲线的加工质量,并且该算法还具有计算规模小、求解迅速、数控加工插补误差小等优点。     

凸轮列表点曲线数控编程方法研究

针对平面凸轮轮廓列表点曲线的数控加工,提出了一种采用三次样条等误差双圆弧拟合法实现数控编程的计算方法.首先求出凸轮轮廓列表点的三次样条函数曲线方程,用等误差法计算插值点的坐标.再用双圆弧拟合插值点,得到各分段圆弧的圆心坐标,取圆弧的起点、终点坐标,作为编程所需的刀具中心轨迹的数据,并用相应的数控机床指令写出数控加工程序.该方法既能满足精度要求又能使程序段最少,可以保证数控加工时曲线的光滑性及加工精度,提高加工效率.     

Carrier fringe analysis algorithms for three degree of freedom optical probing

In this work, we present a fiber-delivered and fiber-detected, 3-DOF optical probe concept for measuring optical components to be used in conjunction with an optical coordinate measuring machine (OCMM). The optical probe uses a Michelson interferometer to produce carrier fringes and a high density fiber bundle to transmit interferograms that are recorded away from the probe head in a remote imaging system. We compare several different signal FFT processing techniques (parabolic interpolation, windowing, and zero padding) and a single-bin DFT technique to compute and enhance the resolution of the displacement, tip, and tilt of a moving mirror. We simulated varying signal-to-noise ratios and interference fringe contrast ranges to determine the algorithms’ sensitivity to those parameters and compare our simulated values to measured SNR and fringe values. Based on this work, it should be possible to use a carrier fringe algorithm for fiber probing applications if the interferogram can be transmitted through the fiber bundle with sufficient contrast (40%) and SNR (30 dB).     

基于Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法的研究

一阶、二阶Taylor展开式求解NURBS曲线插补坐标点ui+1,存在计算量大、插补时间长等问题,该文提出了一种基于Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法。仿真和实验结果表明:该算法计算过程简单有效,具有可行性和实用性,可以减少插补计算量和插补时间,提高插补精度和加工效率,满足了数控系统实时、高速、高效率插补的要求,对其他数控插补的过程具有很强的借鉴意义。     

基于数学形态学的医学图像插值技术

医学图像插值技术是图形处理中的关键技术.为了能同时满足图像灰度和形状的要求,提出了一种基于数学形态学的医学图像插值算法.对CT图像采用多阈值和数学形态学的方法进行了分割,得到了各组织的轮廓,然后根据体素的相关性进行了插值.实验结果表明,此算法解决了以往算法边界模糊的缺点,插值效果好.     

Scalable Application for the Search of Global Minima of Multiextremal Functions

This paper describes the urgent issue of providing scalability of computations in the solution of multiextremal problems arising in different fields of scientific studies, including image processing. There is an approach proposed for the development of the Gradient scalable application for solving the problem of global optimization of multiextremal functions with account for a multistart method in the Orlando framework. An additional step of computations is implemented in the problem solving scheme, which makes it possible to decompose the problem with account for the performance of computational resources and thereby minimize the time it takes to solve it as opposed to a classical multistart method. Special agents of the metamonitoring system for measuring the performance of resource with regard to the problem solved are developed.     

一种改进的六边形结构的Canny边缘检测算法

在图像处理过程中,为了获取更精确的边缘轮廓,将直线插补运算与六边形图像结构相结合,提出了一种简单高效的边缘检测方法.先用高斯滤波器对图像进行滤波,再使用Sobel算子进行边缘检测,最后按给定阚值对边缘进行精确提取,经过这三个步骤完成图像的边缘检测.通过实验验证了六边形图像结构的Canny边缘检测算法比常见的Canny边...