断屑钻尖后刀面的砂轮磨削位姿算法

定义了断屑钻尖后刀面的结构参数,构建了三个坐标系并分析了对应的转换矩阵;建立了断屑钻尖刃线及后刀面参数化数学模型;采用坐标变换矩阵描述了砂轮的运动方式,借助运动学原理,在数控磨削过程中提出了基于工件坐标系的断屑钻尖后刀面砂轮磨削位姿算法。基于VC++环境,开发了相应的计算程序并进行了一系列的磨削加工和测试来验证所提算法的有效性。测量结果表明：所提算法可保证断屑钻尖后刀面的结构精度,并可灵活调整磨削过程中砂轮姿态。     

平行砂轮磨削圆弧头立铣刀后刀面的轨迹算法

针对圆弧头立铣刀周刃偏心型后刀面的磨削工艺、周刃与端刃后刀面磨削姿态变化剧烈导致磨削质量不高等问题,研究了一种采用平行砂轮磨削的圆弧头立铣刀后刀面轨迹算法。首先建立参数化设计的圆弧头刀刃曲线模型,并根据其模型定义了一系列活动坐标系及其转换关系。然后在其对应的坐标系下定义砂轮磨削姿态模型和相关参数,且通过其转换关系得到在工件坐标系下统一表达。最后进行仿真和实际加工来验证计算结果,并用检测仪对后刀面相关参数进行精度测量,验证了该算法的正确性和有效性。     

钻尖容屑槽的砂轮磨削位姿算法研究

钻尖容屑槽的主要作用是改善排屑条件,提高钻头耐用度,具有结构复杂、对精度要求高等特点.为提高钻头的结构扩展性以及加工精度,求解出钻尖容屑槽在数控磨削过程中的砂轮轨迹,定义了容屑槽的结构参数、坐标系、坐标系变换矩阵以及砂轮初始姿态,并计算了砂轮的磨削轨迹.在此基础上,借助运动学原理基于工件坐标系的砂轮磨削位置和姿态的计算...     

整体立铣刀圆弧刃前刀面的磨削轨迹算法

针对圆弧立铣刀磨削中周齿前刀面与端齿前刀面的过渡问题,提出磨削圆弧刃前刀面的砂轮轨迹算法,以此实现周齿与端齿前刀面的光滑连接.定义了一种切深磨削点轨迹曲线,可以同时约束圆弧前刀面的宽度和前角;定义了圆弧刃在平面中的瞬时前刀面,计算在瞬时前刀面中的砂轮磨削轨迹和姿态,再经过空间坐标变换,得出砂轮实际加工轨迹.通过C++将算法编写为相应程序,进行仿真和实际加工验证,所得验证结果证明了该方法的正确性和可行性.     

木工成型铣刀后刀面磨削轨迹算法研究

木工成型铣刀加工效率高、针对性强,广泛应用于木材成型面的铣削加工。由于其具有切削刃较长、形状跨度较大以及齿间的非对称性等特点,增加了制造难度。为此,提出了用于木工成型铣刀后刀面的刃磨模型。该模型以成型刃回转轮廓为基础,先确定砂轮的初始磨削姿态,再通过磨削抬角和摆角等工艺参数,实现砂轮姿态的调整,在保证后刀面磨削精度的基础上,避免磨削干涉和控制砂轮磨削区域。通过刃磨工艺优化,可实现砂轮的双侧磨削,提高磨削效率;通过磨削试验,取得了较满意的加工精度,从而验证了刃磨模型的正确性和有效性。     

平头立铣刀端齿平面型后刀面的磨削轨迹算法

端齿后刀面是影响立铣刀铣削性能和加工质量的关键因素.基于具有齿过和齿偏中心结构特征的小尺寸平头立铣刀端齿刃线,提出了用于端齿平面型后刀面的磨削轨迹算法.该算法以砂轮端面为磨削面,可在保证磨削质量的同时,通过调整砂轮摆角和抬角等工艺参数,实现砂轮磨削姿态定义的灵活性,从而避免干涉.结合五轴机床运动原理,通过VC++编程求解砂轮刀位轨迹和NC程序.进行磨削仿真和实际加工试验,其结果最大几何误差不超过3％.     

基于砂轮磨损参数的立铣刀后刀面磨削轨迹补偿算法

整体立铣刀后刀面通常采用数控工具磨床按照理想砂轮形状的运动轨迹进行磨削加工,然而在实际磨削过程中,砂轮参与磨削的区域(主要是砂轮边缘轮廓)会逐渐磨损,从而导致后刀面几何精度下降甚至轮廓错误。针对该问题,本文提出了基于砂轮磨损参数的整体立铣刀后刀面磨削轨迹补偿算法。首先,针对立铣刀后刀面磨削工艺,定义了磨削坐标系,推导了砂轮在磨削工艺参数下的姿态计算模型;其次,建立了针对砂轮轮廓磨损的结构参数定义;最后,基于上述模型和参数定义,推导了砂轮磨损状态下的磨削轨迹补偿坐标计算方法,保证了后刀面结构的完整和准确。通过磨削仿真和实际加工试验,对磨损砂轮的补偿效果进行对比测试。结果表明,所提出的砂轮轨迹补偿算法可以有效减少砂轮磨损对后刀面磨削加工的影响,对减少砂轮修整次数和提高磨削质量稳定性有重要意义。     

砂轮姿态对锥度球头立铣刀前刀面刃带宽度的影响研究

以Solidworks为开发平台,基于锥度球头立铣刀前刀面的磨削加工运动关系,开发出锥度球头立铣刀前刀面的靡削仿真系统,分析了砂轮姿态对锥度球头立铣刀前刀面刃带宽度的影响.     

双端面磨削中砂轮修整形貌的几何学分析

针对双端面磨削中高精度与高效率难以同时实现的问题,以上砂轮磨削面形貌为研究对象,建立了修整后的上砂轮磨削面坐标方程,分析了工件磨除量在磨削区内的分布。分别建立了下砂轮坐标系、修整坐标系和上砂轮坐标系,通过空间几何坐标变换和MATLAB软件仿真,绘制了上砂轮磨削面的Z向坐标沿砂轮半径方向的变化曲线、上砂轮磨削面内任意点到下砂轮磨削面的距离随工件转角的变化曲线,分析了上砂轮磨削面的不同形貌对双端面磨削加工精度及精度保持性的影响。实验结果与计算分析吻合,验证了计算分析的正确性。     

可转位刀片周边刃磨的新数学模型和轨迹补偿方法

基于空间曲面成型理论建立可转位刀片周边刃磨削刀轨计算的统一数学模型,给出以斜圆柱或斜圆锥面为过渡面的刀片后角推导方法;结合周边刃磨床中常有的夹具误差,给出了利用运动轨迹补偿的计算公式;以图形文件为接口,研发了一种适用可转位刀片的周边刃磨削数控指令自动生成方法。通过磨削仿真加工和现场磨制验证了试验方法的正确性,可保证刀片的几何精度在±2μm以内。     

NC data generation for 6-axis machine tools to produce a helical drill

This study presents a design methodology for grinding a specific helical drill on a CNC 6-axis grinding machine. The proposed methodology comprises three steps: (1) deriving a mathematical model of the helical drill, (2) establishing the ability matrix of the multi-axis grinding machine according to Denavit-Hartenberg (D-H) notation, and (3) constructing configuration matrices to express the required grinding wheel positions and orientations while machining the flute and flank surfaces of the drill. The NC data for the motion values of each axis are obtained by equating the corresponding elements of the CNC ability matrix and the configuration matrices of the grinding wheel. To verify the proposed methodology, a designed helical drill is machined on a 6-axis CNC tool-grinding machine. The methodology presented in this study integrates the drill design and manufacturing activities, thereby making possible the implementation of a more flexible, automatic, cost efficient and controllable design and production process.     

航空发动机叶片数控智能磨削加工技术研究

现有磨削加工技术已经无法满足发动机的需求,故提出航空发动机叶片数控智能磨削加工技术。应用参数线法规划叶片磨削加工轨迹,以此为基础,提取磨削加工余量,模拟与计算对应数值,适当处理获取的叶片磨削加工轨迹与加工余量数据,推出叶片数控智能磨削算法(数控车床转轴、直线轴与压力轴运动控制模型),以此控制数控车床运动姿态,并通过刀位点偏移补偿叶片的反变形误差,实现了航发叶片的数控智能磨削。实验数据表明:应用该技术后叶片型面加工前后粗糙度变化明显;叶片边缘加工误差保持在标准误差范围内;叶片根部粗糙度得到了大幅降低,充分证实了该技术具有可行性。     

A study on the grinding of the major flank face of error-free spur slice cutter

A grinding method for the major flank face of error-free spur slice cutter is proposed according to urgent demand for the slice cutter in practical production. The geometrical characteristic of the major flank face is analyzed based on the surface Gaussian curvature. On this basis, the grinding motion model based on B-type CNC five-axis tool grinding machine is built. The grinding point path planning method according to the accuracy requirement of the major flank face is proposed. The interference checking and avoiding method is also found. The major flank face of a slice cutter is grinded based on the above study result. As a result, the machining error of the major flank face is less than 0.01 mm and the surface roughness is Ra0.3. This result meets the accuracy requirement that the machining error and surface roughness of the major flank face need to be respectively less than 0.01 mm and Ra0.4. The machining example shows that the study result in this paper is valid for the major flank face grinding. This paper provides a technical support for the manufacturing of error-free spur slice cutter.     

盘类齿轮成形磨齿自适应加工研究

盘类齿轮端面和台阶面外圆作为基准进行定位加工时,齿轮轴线与工作台旋转轴线不重合会造成加工误差,为此,提出了一种盘类齿轮成形磨齿自适应加工方法。介绍了盘类齿轮成形磨齿自适应加工实现原理;通过采集齿轮在工作台上的关键位置坐标,拟合出了齿轮中心孔轴线在工作台坐标系的实际位置,以该轴线为Z轴建立了齿轮轴线坐标系,推导了齿轮轴线坐标系内坐标与工作台坐标系内坐标的转换公式,并计算出每个齿槽切削时砂轮需要调整的角度。齿轮加工实例计算与仿真模拟的结果表明：当齿轮装夹后中心孔轴线偏心时,通过该方法可以提高齿轮的加工精度。     

A practical optimization design of helical geometry drill point and its grinding process

Drill with helical geometry drill point was developed to avoid the disadvantages of planar drill. For the visualization design and optimization of helical drill, a numerical modeling and simulation CAD system has been developed based on the mathematical models of helical drill. The characteristics of helical drill, such as lip clearance angle along cutting lip, heel clearance angle along flank surface, cutting edge inclination angle, rake angle, and so on, are described. Therefore, drill geometric parameters are modified reasonably according to different drilling requirements by the aid of the developed CAD simulation system. Besides, grinding parameters are obtained to guide the flank grinding process of helical drill. A case has been given to demonstrate the function of the system. And the calculated grinding parameters in the above case have been applied on a five-axis CNC grinding machine RollomΛtic 620XS with an assistant fixture to accomplish the flank grinding process. Drill geometry of ground drill shows good agreement with the simulative one, which validates the accuracy of proposed model method and relative CAD system.     

二次曲面钻头几何角度的统一模型

以麻花钻前后刀面的数学模型为基础，建立了二次曲面后刀面麻花钻各几何要素的平面像图；应用平面表像法，将麻花钻上复杂的空间角度计算问题转化为平面上的非欧距离和非欧夹角的计算问题，从而大大简化了计算分析的难度；建立了麻花钻切削角度与结构和刃磨参数关系的统一计算模型，为麻花钻的结构和刃磨参数的分析和优化设计提供了一种新的建模方法。     

非共轴螺旋后刀面微钻的五轴联动刃磨方法及其钻削性能研究

微细钻头的几何结构是影响刀具钻削性能和微孔加工质量的关键因素。非共轴螺旋面钻尖由连续的螺旋后刀面组成,相比平面钻尖能有效的提高刀具的刃磨效率及其钻削性能。针对非共轴螺旋面钻尖,推导后刀面形成过程中螺旋运动发生线的位置方程,建立了基于砂轮和钻头接触线的后刀面数学模型。根据六轴数控工具磨床的运动原理,提出非共轴螺旋后刀面五轴联动刃磨方法。分析砂轮与螺旋槽之间的相对运动关系,提出微细钻头螺旋槽的数控加工方法。进行非共轴螺旋后刀面微钻的刃磨试验,验证了该刃磨方法的可行性。进而采用制备出的具有相同几何结构参数的平面、锥面和非共轴螺旋面微细钻头进行不锈钢钻削试验,结果表明非共轴螺旋面和锥面微钻的钻削力、后刀面磨损明显小于平面微钻,并且非共轴螺旋后刀面微钻的横刃磨损程度小于平面和锥面微钻。研究证实了所提出的五轴联动刃磨方法可以有效地制备出较高钻削性能的非共轴螺旋后刀面微细钻头。     

叶片复杂曲面的机器人抛磨工艺规划

为了实现复杂曲面工件的智能抛磨加工,对叶片复杂曲面进行机器人抛磨工艺规划。对抛磨点位置规划算法和基于最大接触原则的抛磨姿态规划算法进行了研究。首先,通过平行截面法获得抛磨路径割线,以非均匀有理B样条(NURBS)曲线描述。接着,提取曲线特征参数,根据设定的阈值进行抛磨点规划,再基于抛磨轮与工件的最大接触原则进行抛磨点姿态规划,从而得到完整的抛磨路径。然后,将工件位姿从工件坐标系转换到TCP坐标系。最后,搭建了柔性抛磨系统仿真平台生成机器人控制程序。实验结果表明,此方法规划的路径可用于叶片复杂曲面的机器人抛磨加工。分别用本文规划所得路径和CAM软件规划所得路径对叶片进行抛磨加工,测得表面粗糙度分别为0.695~0.930μm和2.803~3.243μm。本文提出的抛磨位姿规划方法可用于复杂曲面工件的抛磨路径规划,使工具和工件保持最大接触,从而避免了位姿不合理所产生的过抛和欠抛。     

<Emphasis Type="Bold">CNC Rake Grinding for a Taper Ball-End Mill with a Torus-Shaped Grinding Wheel</Emphasis>

A new grinding method using a torus-shaped grinding wheel and a machining path generation method with a novel moving coordinate system are proposed. With this new grinding method, the smooth spiral rake surface of a taper ball-end mill with constant helical angle and constant normal rake angle can be formed during one grinding process and the normal rake angle can be obtained accurately. The novel moving coordinate system is established based on taking account of both the cutting edge curve and the cutter body surface. By means of the novel moving coordinate system, the machining path generation becomes very simple. The proposed grinding method and the machining path generation method are verified by 3D simulation results.