组合曲面叶片的螺旋加工刀位轨迹生成

为提高叶片加工质量和改进现有螺旋加工方法,提出了一种新的针对组合曲面造型叶片的四轴螺旋加工方法.该方法在叶片曲面造型过程中,将叶片曲面分割为叶盆、叶背、前缘和后缘四个区域.根据组合曲面叶片造型,提出了组合曲面叶片螺旋加工刀位轨迹生成方法和切触点的计算公式.最后,基于UG软件平台,以二次开发方式编制了相应的数控编程模块.生成了连续光滑的叶片螺旋加工刀位轨迹.试验结果表明,该方法能够实现叶片的四坐标螺旋加工,并可有效提高叶片的加工质量.     

螺旋叶片四轴联动加工策略研究

螺旋叶片是由复杂的三维空间曲面构成,广泛被应用于液压泵、汽轮机和航空航天发动机等设备上,其复杂的曲面结构加工难度较高;而三轴数控机床仅可完成二维轮廓类零件及三维复杂曲面类零件的编程加工,对于螺旋曲面类零件,因其曲面间的干涉和限制,并不能解决此类零件的完整加工问题;因此,则需要采用更高一级的加工设备,即四轴联动数控机床,以完成完整叶片的整体加工;通过采用自动编程软件,在PowerMILL环境下,规划相关的加工参数、刀具、安排加工工艺和设置合理的刀具加工路径,以解决螺旋曲面的加工问题;分析研究和通过四轴数控机床加工,为叶片的加工制造提供了工艺规划和编程思路规划,提供可行性参考。     

大型核电叶片的螺旋磨削刀具轨迹生成

为了提高大型核电叶片的磨削加工效率和改进现有的砂带磨削刀具轨迹生成方法,提出了一种针对组合曲面叶片的六轴联动螺旋磨削方法。该方法根据组合曲面相邻边界曲线与曲面造型提出了叶片砂带螺旋磨削切触点和刀具轨迹的计算公式。基于课题组自主开发的编程系统平台编制了相应的数控编程模块,生成了连续光滑的叶片螺旋磨削加工刀具轨迹。与砂带磨削原有的横向、纵向磨削方式相比,大大减少了叶片磨削过程中的让刀时间,提高了加工效率,降低了生产成本。     

汽轮机叶片CAD/CAM软件开发

由于通用CAD/CAM软件存在难以实现汽轮机叶片参数化三维建模,在变轴加工过程中不能进行变前倾角、变侧倾角加工和拐角减速等问题,开发了汽轮机叶片CAD/CAM软件.软件通过研究汽轮机叶片各曲面特征建模方法,实现叶片零件参数化建模;通过研究刀具轨迹计算公式,设置叶片各曲面段不同工艺参数,获得了叶片粗加工、螺旋精加工和清根加工的变参数轨迹规划方法,并解决了以上问题.     

一种带缘头避让的叶片高效螺旋加工方法

针对航空发动机叶片螺旋铣加工中前后缘处刀位点密集、刀轴矢量变化剧烈而导致的过切等问题,本文提出了一种带缘头避让的叶片高效螺旋加工方法。在叶片螺旋加工中,只有叶盆和叶背曲面参与切削,缘头曲面从螺旋加工过程剥离并对其实施单独处理。为实现螺旋加工中缘头部分的避让,本文利用三次非均匀B样条曲线给出了避让曲线的构造方法。切削实验结果表明,本文方法可有效提高航空发动机叶片的加工效率,并能有效保证缘头处的加工质量。     

逆螺旋传动机构中螺旋轴的四轴联动数控加工

逆螺旋装置是一种具有广泛应用前景的新型传动机构.为避免在传动过程中钢球之间相互挤压和碰撞,在螺旋轴上常采用曲面凹坑与钢球配合的方式传动,但这给加工制造带来不便.以逆螺旋传动机构中的螺旋轴为研究对象,提出对其采用四轴联动数控加工方法加工,并通过VERICUT软件进行加工仿真验证,实践证明该方法具有低耗、高效的优点,值得推广.     

基于机床运动学约束球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法

针对目前航空发动机叶片进排气边加工精度和表面质量较差的问题,提出了一种基于机床运动学约束球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法。建立刀位优化变量与刀位数据之间的关系方程,同时建立刀位数据与机床回转轴角度之间的运动变换方程,从而推导出刀位优化变量与机床回转轴角度之间的关系方程。通过求解上述方程得到球头刀多轴加工复杂曲面的刀轴矢量计算公式。在此基础上,给出球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法和刀轨生成方法。同时,以某航空发动机叶片为例,分析了本文算法和Sturz算法对机床回转轴角度的影响。分别利用本文算法和Sturz算法生成该叶片进气边加工的刀轨,并在五轴数控机床上进行加工试验。试验结果表明,该算法能够避免加工过程中机床回转轴的大幅波动,使机床轴运动更加平稳和光滑,从而提高曲面的加工质量和加工效率,具有一定的实际应用价值。     

基于参数曲面映射的五轴数控螺旋加工轨迹计算方法

采用五轴数控机床进行高速加工时,加工干涉及曲面转角处的突变会造成刀轴矢量剧烈变化,而采用传统的退刀再进刀的方法又难免导致加工效率及质量的降低.针对上述问题,提出一种新颖的适用于五轴高速加工的刀具路径生成算法.该方法由偏微分方程的热传导模型,计算得到映射参数域内满足加工参数的温度等值线,制定映射规则并在标准参数域内规划出加工轨迹,从而在对应参数域内映射生成螺旋轨迹,并将该轨迹映射到参数曲面上获得曲面的螺旋加工轨迹,该轨迹可以实现无退刀加工.采用上述算法进行了仿真,仿真结果表明该方法优于现有加工方法,可实现基于参数曲面及裁剪曲面的复杂型腔的高速加工.     

圆锥刀侧铣整体叶轮叶片曲面的刀轴轨迹规划

针对圆锥刀侧铣加工整体叶轮叶片曲面中复杂的刀轴轨迹规划问题,提出一种可行的刀轴轨迹生成方法。该方法首先根据两点偏置法给出初始的刀轴面,然后利用圆锥面的几何性质调整优化刀轴位置,"强制"刀具面与叶片曲面每瞬时线接触,建立以刀轴位置为变量的刀具面上多点与叶片曲面相切的超定方程组,并用最小二乘法求解。利用共轭曲面的数字仿真原理,以叶片曲面为基准面,以其上发出的标杆射线为纽带,建立刀具包络面与叶片曲面之间的误差计算模型,并给出加工干涉的判定依据。实例计算表明,刀轴优化后的包络误差显著降低,验证了所提方法的有效性。     

整体叶轮叶片根部特征刀具轨迹规化研究

针对整体叶轮叶片根部特征加工过程中极易产生过切和欠切的问题,提出了适合光滑过渡曲面区域的叶轮叶片根部特征的精加工的刀具轨迹规划优化方法。该方法首先对叶根曲面进行划分,定义加工曲面类型;然后对加工曲面进行刀具轨迹规划,计算出最佳走刀步长和行距;最后在保证刀具不与被加工表面发生过切和欠切的基础上,使得刀具与被加工曲面在刀触点处平面上每个方向的曲率相匹配,并使生成的刀轨光顺简洁,改善曲面加工精度与加工效率。通过对某叶片根部的仿真实例加工验证了该方法的正确性。该方法在多轴数控加工中具有重要的实用价值。     

金刚石刀具与刃磨技术研究现状

简述了金刚石刀具的应用领域,介绍了聚晶金刚石(PCD)刀具刃磨技术及设备的研究现状,分析了影响金刚石机械刃磨质量的主要因素,认为特种加工与机械刃磨相结合的复合刃磨技术是金刚石刀具刃磨的重要发展方向。     

主轴热误差的数值建模分析

数控机床逐渐向高精度、高速度、精密化、智能化方向发展。机床的精度直接影响了工件的加工精度。以测量加工中心主轴系统的温度场和热误差数据为基础,采用五点法测量了加工中心主轴系统的温度场和热误差数据,用偏最小二乘回归方法建立了两者的多元线性回归模型,并对各个测温点的温度变化与主轴热误差之间的量化关系进行了定性研究。经研究分析,该模型具有较强的预测能力和较为理想的精度,可以满足加工中心热误差实时补偿的需要,也可作为机床设计和制造的参考依据。     

干式切削用刀具涂层制备的新技术及新材料

干式切削是未来金属切削加工的重要发展方向之一,符合“绿色制造”新理念,有利于降低生产成本和保护环境。本文介绍了刀具涂层在于式切削中的应用,综述了干切削刀具涂层制备新材料及新技术。     

Influence of the phase composition and microstructure of plasma cladding Fe-Cr-Ni-C alloy coating on residual stress and crack formation

Tool path generation is one of the key challenges in multi-axis sculptured surface machining. Besides geometry accuracy, machining processes have been considered in tool path generation in order to improve machining quality and efficiency as far as possible. However, so far, the machine tool accuracies have not been yet fully taken into account during tool path generation. Contour accuracy is one of the most important precision indexes to guarantee the machining quality of sculptured surfaces. One of the major reasons causing contour error is the dynamic mismatch between feed axes of machine tools. In this study, the mathematic relationship between the cutting direction, dynamic mismatch of feed axes and contour error is theoretically established. The mathematic relationship can be used to calculate the optimal cutting directions which minimize the contour error caused by dynamic mismatch between feed axes during machining a sculptured surface by a three-axis machine tool. A machining experiment is carried out to verify the mathematic relationship. In the experiment, the tool paths are generated along the optimal cutting direction and other cutting directions for comparison. The results show that the contour error under the case of the optimal cutting direction is much smaller than that under the other cases.     

基于VERICUT的五轴数控加工仿真与优化

虚拟加工平台的构建、数控加工程序的正确性验证及加工过程的仿真与优化及是五轴数控机床实现高效加工的重要基础技术。基于VERICUT数控加工仿真与优化平台,以非正交五轴数控机床DMC70ev为研究对象,构建了数控加工仿真平台;以曲面加工为例,建立了基于恒定体积去除率和恒定切屑厚度的优化设计数学模型,进行了刀位轨迹的优化。应用表明:研究成果实现了五轴数控加工过程仿真及数控加工程序的正确性验证,减少了刀具磨损,提高了加工效率与加工质量,可以较好地提升企业数控加工技术的应用水平、应用质量,推动现代制造技术的发展。     

飞机紧固孔超声振动精密加工技术研究

针对飞机蒙皮复合材料与钛合金叠层(简称复钛叠层)紧固件大孔传统手工多步制孔加工中存在的工艺路线长、加工质量不高、刀具寿命低等问题,开展了超声精密制孔技术的研究,提出了超声振动套-铰-锪的新工艺方法,并研制了超声振动制孔工具系统。实验结果表明,超声振动套-铰-锪新工艺方法及振动制孔工具系统可以高质、高效、低成本加工复钛叠层紧固件大孔,能满足飞机复钛叠层紧固孔精密装配的工业要求。     

Machining process parameters optimization for heavy-duty CNC machine tools in sustainable manufacturing

Machining process parameters (MPP) directly affect the machining quality and efficiency of heavy-duty CNC machine tools (HCMT). The selection of MPP is very important to effectively improve machining performance. Machining performance has been closely related to the HCMT running state. In order to maintain HCMT sustainably manufacturing with high accuracy and low consumption after machining performance degradation for a long time running, MPP should be re-optimized according to the current state of the machine tools. Thus, this paper proposed a MPP optimization method for running HCMT to obtain optimal MPP based on current running state. A multi-objective optimization model was built, considering both the linear factors such as machining time and machining cost and nonlinear factors such as chatter in machining process. The nonlinear factors were reflected by the nonlinear dynamic model of machining process. Furthermore, a grid optimization algorithm was introduced to search the optimal MPP from the multi-objective optimization model. Finally, a case study was implemented to verify the feasibility of the nonlinear dynamic model and the superiority of the multi-objective optimization method compared with single-objective optimization method.     

提高数控机床机械加工率的方法探讨

近些年数控机床逐渐朝着精细化方向发展,满足了高尖精机械产品的质量要求,但是在生产效率方面还有巨大潜力。由于数控机床本身具有速度和精度优势,被广泛应用于机械加工领域,但是实际生产中很多因素都会影响加工效率,如操作、设备以及管理等,导致效率大大降低,因此要通过有效方法进行优化完善,提高机械加工水平。本文对提高数控机床机械加工率的方法进行分析,以此来推动我国机械加工企业的持续性发展。     

三维曲面高速数控加工工艺分析

现代模具零件数控加工中，曲面所占比例越来越大，加工质量要求不断提高，对数控加工工艺提出了更高的要求。从机床、刀具、工艺参数等方面分析了影响模具零件三维曲面高速数控加工质量的相关因素，提出了提高数控加工质量的具体措施。     

基于ProE三维造型技术求解空间斜面或空间斜孔的加工问题

加工空间斜孔历来是机械加工中的难题之一。对组合机床设计中常见的空间斜面或空间斜孔的加工问题进行了分析,利用ProE三维造型技术,通过空间剖切方法,求解被加工零件的空间斜面或空间斜孔的角度关系,任何一种空间斜面或者空间斜孔的方向矢量,总可以通过最多3次旋转,使其对准加工主轴,使用该方法机床夹具的设计将能够简化。以摩托车发动机壳体的加工实例来说明该方法使用过程,结果表明所设计的夹具,完全满足精度要求,本实例具有普遍的推广性和实用性。