四轴联动数控磨削锥度铣刀数学模型的建立

锥度铣刀的锥刃具有等前角、等后角、等螺旋角关系。需要四轴联动才能完成精确磨削加工。且需建立合理的各数控联动轴之间几何与运动的数学模型。基于进口的德国WALTER公司的Helleenter GC6六轴计算机数控工具磨床的结构。介绍了一套简明实用的建立复杂刀具的数控加工的数学模型方法。任何具有相同或相似的机床结构的系统，都可以采用类似方法建立工件的数控加工数学模型。完成复杂型面的精确加工。     

球刃铣刀六轴数控磨削的控制模型

基于自主研制的嵌入式六轴数控工具磨削系统,提出了磨削铣刀球刃的六轴联动数控模型.通过分析磨削点的六坐标之间的位置关系,设计出球刃前刀面磨削的椭圆形轨迹.回转磨削砂轮使其有效磨削截面投影成椭圆形廓,控制六轴联动包络出工件上的椭圆轨迹.提出并证明了椭圆在不同方向上投影时相对应的象限内离心角关系定理,并据之进一步推导出砂轮与球刃工件之间的六轴运动坐标之间的相对位置关系的控制模型.实际磨削测试表明,该模型能有效地实现球刃铣刀的精密磨削加工控制.     

MATLAB与UG实现复杂型面数控加工技术的研究

在当前的数控加工技术中,三轴数控加工技术已得到普遍应用且已相对的成熟。但随着五轴加工技术的发展与推动,五轴加工技术所拥有的高效率,短周期,高质量,低成本等优越性逐渐凸现出来,是一种重要的加工技术。在工件加工过程中,工件3D模型的建立是数控加工中至关重要的环节。对类似于马鞍这种具有复杂型面的工件,通过MATLAB软件对鞍形曲面数学模型进行编程运算,生成数学模型的关键点。将关键点以dat的格式导入UG中,并利用UG中通过点生成面的命令完成鞍形曲面精确的三维实体模型的建立。在工件模型的基础上,进行数控加工工艺路线的规划及仿真,实现了MATLAB、UG相结合的数控加工方法,大大缩短了复杂型面数控加工的生产周期。     

数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面的研究

为解决整体叶轮叶片型面的精加工难题 ,进行了五轴联动数控展成电解磨削的基础研究。根据数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面这一加工方法的特点 ,在分析了数控展成电解磨床的结构与运动的基础上 ,介绍了经济型多轴数控系统及其联动控制方法 ,建立了电解磨削非平行直纹展成曲面的数学模型 ,开发了五轴联动数控展成电解磨削自动数控编程系统 ,对航空发动机整体叶轮的叶片型面进行了电解磨削的工艺试验。结果表明 ,数控展成电解磨削工艺的加工精度和表面粗糙度可满足整体叶轮的技术要求。     

数控展成是电解磨削整体叶轮叶片型面的研究

为解决整体叶轮片型面的精加工难题，进行了五轴联动数控展成电解磨削的基础研究，根据数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面这一加工方法的特点，在分析了数控展成电解磨床的结构与运动的基础上，介绍了经济型多轴数控系统及其联动控制方法，建立了电解磨削非平行直纹展成曲面的数学模型，开发了五轴联动数控展成电解磨削自动数控编程系统，对航空发动机整体叶轮的叶片型面进行了电解磨削的工艺试验。结果表明，数控展成电解磨削工艺的加工精度和表面粗糙度可满足整体叶轮的技术要求。     

核主泵用斜波纹面型密封环超精密磨削方法

提出基于三轴联动杯形砂轮线接触磨削原理的核主泵用斜波纹面型密封环加工方法,它采用一个工件轴、一个摆动轴、一个直线轴、一个砂轮轴和一个宽度较窄的杯形砂轮.其原理为选择适当的砂轮半径、砂轮倾斜角度和砂轮轴线与摆动轴线交点到密封坝面中心距离使磨削接触弧线是斜波纹面上且以其内、外周边为边界的一条曲线的精确逼近,联动控制工件轴、摆动轴和直线轴的运动使磨削接触弧线两端点分别在斜波纹面内外周边上进而通过磨削接触弧线扫掠运动形成高精度斜波纹面,在砂轮轴与工件轴平行时磨削密封坝面.其优点是砂轮端面形状不变化,不存在砂轮修形和形状测量难题,砂轮端面磨损对斜波纹面面形精度的影响可以忽略,能够实现核主泵用斜波纹面型密封环的高面形精度、低表面粗糙度加工.     

回转类非圆零件的x-c联动磨削数学模型研究

回转类非圆零件轮廓廓形是x-c轴联动协调运动的结果,研究该类零件的x-c轴联动运动规律,对于提高回转类非圆零件的轮廓精度具有重要的意义。根据x-c联动磨削的加工原理,从数学的角度出发,由回转类非圆零件外轮廓的曲线方程建立了x-c联动运动的数学模型;与现有的模型进行对比分析,得到了回转类非圆零件的x-c联动的通用数学模型,约束两轴联动过程中动态控制砂轮与工件的相对位置,以保证砂轮与轮廓始终相切,可实现回转类非圆零件的精确磨削加工。     

复杂型面砂带磨削技术的研究应用进展

砂带磨削技术是复杂型面零件精密成型工艺的重要组成部分。结合复杂型面的形状特点及砂带磨削的加工特性,分析了复杂型面砂带磨削的技术难点,综述了国内多轴联动砂带磨削技术、机器人砂带磨削技术及整体叶盘叶片砂带磨削技术在复杂型面精密成型中的研究应用进展,指出各技术研究发展中仍存在的问题及发展方向。     

凸轮X-C联动磨削廓形误差迭代学习控制

凸轮作为具有复杂型线的零件的一种,由若干曲线组成,这就导致了凸轮磨削的困难。目前加工凸轮最为常用的方法是X-C轴联动加工。根据X-C轴联动加工的运动规律可知,X、C轴单轴由于延迟导致的跟踪误差对凸轮磨削精度、廓形误差有着直接的关系。将迭代学习控制引入到X、C单轴控制中,通过减小单轴的跟踪误差的大小来减小凸轮磨削的廓形误差,提高凸轮磨削精度。     

五轴联动数控电解磨床的设计

研究了电解磨轮加工时的实际运动轨迹,得到了五轴联动数控电解磨床的五个坐标计算公式.在建立叶片型面型值点数据库的基础上,完成了叶片型面拟合、插值加密、边界处理的计算机程序,并计算出加工时的五轴联动数控电解磨床的各轴运动参数,最后实现了整体叶轮叶片数控电解磨削加工程序的自动编程.     

曲轴磨削加工新方法与插补算法的研究

提出一种工序集中式曲轴磨削加工方法,并根据加工特点,得出了曲轴轴颈加工两轴联动的数学模型。以工件匀速旋转为前提,分析了这种专用曲轴磨床ＣＮＣ系统的插补算法。采用这种控制方法,可提高曲轴的加工精度和生产效率。     

多面轴的几何设计和数控加工

从多面圆弧型截面的结构特征分析着手,给出了圆弧型多面轴的几何设计方法,从而获得数控磨削加工控制模型,按照该模型磨削圆弧型多面轴仅与面数、轴的最大外径和平均直径有关,面与砂轮直径的大小、工件毛坯的大小无关,且磨削多面孔时可用同一个数学模型。实际加工证明理论该是正确的,控制方法是可行的,为多面轴联接的推广应用奠定了基础。     

眼镜镜片尖边轮廓的五轴数控加工

为了改善和优化眼镜镜片的加工流程,避免镜片尖边加工过程中刀轴矢量变化剧烈、影响工件表面的加工质量,提出了一种基于UG NX的五轴数控加工路径。利用智能镜框扫描仪对镜框边缘进行扫描,获得镜框凹槽点云数据文件,编写相应程序对符合眼镜片加工标准的OMA文件中的球坐标数据进行坐标及格式转换等处理。基于NURBS曲线拟合算法,实现刀路轨迹的连续性并保证拟合曲线的精度。设计和建立一种控制刀轴矢量平滑变化的刀轴驱动约束方法,依靠曲线驱动刀轴及镜片曲面法向量约束刀轴使刀头平滑进给,并将刀轨文件经过后处理转换为NC文件。最后,对加工后的镜片进行误差测量,结果表明,通过点云数据拟合刀路曲线的方法提高了加工面的精确度和光滑性,有效缩减了加工流程,提高了加工效率。     

船用螺旋桨叶片五轴联动砂带磨削方法研究

针对大型船用螺旋桨叶片型面的高精度抛光打磨难题,基于零件的结构特点与加工要求提出了一种五轴联动数控砂带磨床磨削加工手段。为极力减小桨叶型面的波纹度,根据零件的三维几何模型设计了一种适应于该零件型面特点的连续加工轨迹线,加工过程中为避免接触轮与桨叶底盘发生碰撞,提出了一种动态调整磨削工具位姿的方法。最后,进行了相关实验,磨削后桨叶型面的尺寸精度偏差低于0.095mm且表面粗糙度降低明显,整体加工效果优于手工磨削,较高程度上提高了桨叶型面的磨削质量与效率。     

五轴联动数控加工中的刀具轨迹控制算法

已有的五轴联动数控加工系统往往忽略刀轴矢量插补问题,只是简单地通过对线性轴进行插补、对旋转轴进行跟随的方式来实现刀具轨迹的控制,导致产生非线性误差和刀具碰撞与干涉等问题。为此,提出一种基于刀轴矢量插补的刀具轨迹控制算法。该算法采用大圆弧插补法对加工过程中的刀轴矢量进行控制,同时采用NURBS曲线拟合方法对控制过程中产生的中间点进行处理,并通过对拟合而成的NURBS曲线进行插补来实时计算各运动轴的位置。该算法不仅能够有效地提高五轴联动数控加工的精度,而且可以有效减小数据存储量。仿真和实际加工验证了算法的有效性和实用性,证明算法具有轨迹过渡平稳、非线性误差小的特点。     

拟合曲线的多轴联动实木加工工艺研究

基于多段拟合曲线加速度均匀变化的控制理论,介绍一种多轴联动实木加工工艺,来取代传统木材生产工艺中精模刨铣和抛光工艺。将多段拟合曲线计算法算法应用到实木加工工艺之中,可以让精模刨铣和抛光工艺变得更加的简单,更加有效地推动实木加工工艺的发展。     

对角修形斜齿轮设计与数控磨齿研究

为了减小齿面振动,降低磨削误差,提出对角修形斜齿轮数控磨齿加工方法：通过设计对角修形曲线,经过3次B样条拟合为对角修形曲面;根据齿条展成渐开线齿面原理,建立平面砂轮磨削斜齿轮6轴联动Free-Form型数控磨齿模型,通过齿条与砂轮位矢等效转换,推导各轴运动关系;建立基于CNC机床各轴运动敏感性分析的齿面修正模型,各轴运动用6阶多项式表示,通过判断砂轮与齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,并分析各系数扰动对齿面误差的影响;以齿面误差平方和最小为目标函数,通过粒子群优化方法,得到机床各轴运动参数,该方法计算结果稳定且精度较高。通过算例表明：沿齿向方向压力角、螺旋角、展成角的微调可分别实现一定的对角修形加工;微调6轴联动机床各轴运动参数,可有效减小对角修形斜齿轮的磨削误差,通过机床运动敏感性分析验证理论和算法的正确性。     

加工螺旋面的成形盘铣刀刃磨原理及应用

针对可重磨成形盘铣刀刃形曲面复杂,在普通三轴联动数控机床上存在着难以加工的问题。依据空间坐标变换,得到砂轮磨削成形盘铣刀复杂空间刃形的数学模型,提出了一种在普通三轴联动数控机床上磨削自由曲线的刀具路径生成方法,先将刀盘复杂刃形曲线法矢投影与磨削位置砂轮接触点所在平面法矢投影匹配,再将刀盘上的刃形坐标点与砂轮上的接触点高阶匹配,求解得到砂轮运动轨迹点坐标。砂轮沿着该轨迹点运动包络出的刃形原理误差小于0.6μm,满足磨削加工要求。磨削和铣削结果表明,所采用加工方法在普通三轴联动数控机床上可满足盘铣刀任意复杂刃形的磨削。     

五轴微段平滑插补算法

在五轴加工编程中,计算机辅助制造系统对曲面加工通常采用以折代曲,采用大量的微小G01直线段来加工曲面,在曲率半径较大的工件表面会出现明显折痕,严重影响工件表面的加工质量。为提高五轴数控加工工件的表面质量,提出一种五轴微段平滑插补算法。该算法考虑五轴加工中刀位数据的量纲差异,根据相邻数据点间的线性轴长度、线性轴的夹角和旋转轴角度变化量识别五轴数控加工程序中非连续微段和连续微段加工区域。对非连续微段加工区域按照原始直线段和旋转轴直接插补,从而保证加工精度。对连续微段加工区域,先通过五维变量获取节点参数,采用最小二乘法对指令点在允许的精度范围内进行修正;对修正后的指令点采用4点构造法计算二阶切矢,根据连续微段的指令点修正值,节点参数值和对应的二阶切矢值获取二阶连续的三次样条曲线;在二阶连续平滑的曲线上进行实时插补计算,控制机床进行五轴加工。试验结果表明:通过提出的五轴微段平滑压缩算法拟合后的路径要更加接近原始的曲面模型,平滑处理过的实际工件加工表面也要优于未进行处理的工件加工表面,提高了五轴自由曲面的表面质量。     

椭圆活塞磨削数学模型及过程仿真方法研究

非圆回转曲面的高精度磨削在现在制造领域中占有重要地位。作为非圆回转曲面典型零件的椭圆活塞是发动机的重要组成元件,磨削质量的好坏直接影响发动机的工作性能。通过研究椭圆活塞的磨削加工机理,提出了椭圆活塞磨削数学模型,利用数学模型的几何关系推算出了X-C联动磨削算法并利用Matlab工具实现了椭圆活塞的磨削过程仿真,最终验证了数学模型的正确性和磨削算法的可行性。并为以后其他非圆回转轮廓的磨削理论研究提供了好的方向。