面向数控加工的自由曲面区域分割技术

自由曲面主要是通过数控加工实现,数控加工刀具轨迹规划对自由曲面加工的效率和质量有重要的影响。基于区域的刀具轨迹生成策略是通过识别自由曲面上有意义的特征,将具有相似的加工属性的局部曲面分割成相应的区域,这个过程称为区域分割,再以区域为单位自动生成数控加工刀具轨迹。该加工策略的关键技术是区域分割,针对面向数控加工的自由曲面区域分割技术的进行归纳综述,主要分三个部分:面向数控加工的自由曲面区域的概念和分类、区域分割算法、区域分割技术在自由曲面数控加工中的应用。对以上每个方面中涉及的概念和方法进行简短介绍,就学者们所提出的方法的主要优点和缺点进行讨论。在文章的最后,提出了目前该研究领域仍存在的问题,并对发展方向进行了展望。     

自由曲面五轴加工刀具轨迹规划技术的研究进展

利用五坐标设备进行自由曲面的数控加工是提高加工质量和加工效率的有效途径,自由曲面形状和五坐标机床运动的复杂性导致其刀具轨迹规划技术十分困难。针对自由曲面五坐标端铣加工、侧铣加工以及碰撞干涉分析中的关键技术,综述了近年来自由曲面五坐标数控加工领域刀具轨迹规划技术的研究进展和现状。结合自由曲面数控加工的工程实用性要求,分析了当前研究中存在的不足,指出目前的研究成果在通用性、稳定性和有效性方面尚不能完全满足工程应用,认为自由曲面五坐标数控加工刀具轨迹规划技术的研究应从三维的角度出发,在更为广域的刀具影响空间研究刀具同自由曲面之间的几何啮合关系,同时需要考虑机床的运动学和动力学特性以实现五坐标机床的高速和高效运行。     

浅析自由曲面数控加工中刀具路径规划

复杂曲面广泛应用于航空、汽车、电子等行业,所以加工制造业对于自由曲面数控技术要求越来越高,而刀具路径规划是负责曲面加工过程中关键技术之一.本文在刀具路径规划技术发展基础上,对自由曲面数控加工中刀具路径规划问题进行了分析.     

基于MasterCAM自由曲面加工刀具路径优化

为提高自由曲面数控加工的切削效率和加工精度,对自由曲面三坐标数控加工刀具路径工艺特点进行研究。分析了在MasterCAM软件内可采用的几种刀具路径规划方法及其实现的约束条件。研究了该软件内由参数线法、路径截面法和等残留高度法等三种算法生成各种刀具路径的优缺点,并根据三种算法所生成刀具路径的特点优化加工各种曲面的刀具路径。通过实例对三种算法所生成的刀具路径进行应用比较,结果表明,根据曲面形状特点合理选用及规划刀具路径,可提高刀具路径对曲面形状变化的适应性,减少残留高度,从而提高切削效率和加工质量。     

自由曲面加工中的等参数螺旋轨迹生成方法

通过对刀具轨迹有效性的分析,将刀具轨迹规划分为曲面上曲线族的选择和有效合理排布方式的设计两个方面。以此为基础,针对数控加工中心的高速加工特性,提出一种等参数螺旋刀具轨迹生成方法。该方法以减少抬刀、路径转接为目的,并综合考虑刀具轨迹几何与运动力学性能。首先以等参数线型轨迹为基础,生成等参数环形轨迹,进而以对角曲线连接相邻路径,构造能够实现连续切削的等参数螺旋轨迹。仿真试验表明该方法,简单实用,而且避免了轮廓偏置中的干涉检测,特别适用于自由曲面的高速数控加工。     

自由曲面数控加工刀具轨迹映射算法

对自由曲面的数控加工,寻求最优的刀具轨迹生成方法至关重要。本文基于开源3D库Open CASCADE(OCC)和编程开发环境Microsoft Visual Studio 2010(VS2010),应用B样条表达的自由曲面,采用“投影法”思想,研究“重用已有相似刀具路径”方法,提出了处理自由曲面的NC刀具轨迹映射算法。为了验证算法的有效性和可行性,实验建立5类自由曲面,启动设计的轨迹映射算法,输出曲面的NC加工轨迹质量可以满足设计要求,实现了刀具轨迹的重用。     

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.     

五轴数控加工光滑无干涉刀具路径的规划措施

五轴数控加工技术的关键就在于路径的规划,在于如何更好地回避刀具与工件的干涉,本文从复杂曲面五轴刀具路径规划的角度入手,分析了五轴数控加工中干涉的分类,提出了五轴数控加工光滑无干涉刀具路径规划的主要措施,主要集中在优化刀具形状以及优化刀具轨迹算法这两个方面,从而确保了加工效率和加工精度。     

自由曲面数控加工刀具轨迹生成的约束条件分析

在提出自由曲面数控加工过程和刀具轨迹的规划原则情况下,分析无干涉控制、恒表面速度进给、伺服能力控制和相邻加工曲线影响等轨迹控制的约束条件,实时对轨迹的生成进行系统优化控制。通过系统分析刀具轨迹生成的约束条件,为刀具轨迹优化控制提供决策,对提高自由曲面的切削质量和加工效率具有重要意义。     

基于刀具实际廓形的数控加工刀具轨迹计算

刀具轨迹生成是自由曲面零件数控加工中最重要同时也是研究最为广泛深入的内容,在自由曲面的多坐标数控加工中,刀具轨迹的优劣直接影响其加工精度和加工效率。传统的刀具轨迹计算方法是利用实际刀具的理想廓形进行的,提出利用刀具的实际廓形进行复杂曲面加工,是通过检测旋转刀具加工工件时的实际廓形,利用实际廓形对已知曲面进行刀具轨迹计算。这种计算方法能有效的提高加工精度,并可以检测新生产出来的刀具是否符合标准。该方法适用于加工刀具为旋转运动的数控加工轨迹计算。     

NC machining of free-form Kriging surfaces

An algorithm for three-axis NC tool path generation on sculptured surfaces is introduced when the free-form surface is modeled parametrically by free-form surface Kriging. The flexibility of dual Kriging that easily defines the intersection of the surfaces with a set of parallel planes and Cartesian method are combined to generate the tool-paths automatically. The presented algorithm can simultaneously generate the tool path with a predefined machining accuracy and remove gougings along the tool path. The algorithms are validated by three experiments in rough and finish machining and the results prove its reliability. Since Kriging is based on the interpolation of data points, the proposed algorithm can be used for reverse engineering applications. The system was executed on a standard micro-computer and the software was structured to offer a library of machining functions for endusers.     

自由曲面数控加工动态仿真研究

在VC++6.0平台上采用OpenGL技术开发一种自由曲面数控加工过程仿真系统。该系统可根据自由曲面的不同造型,规划出适当的刀位轨迹,生成G代码;实现交互控制,完成设计曲面的成型加工,并动态显示加工路径。     

基于MasterCAM的区域加工刀具路径规划

利用MasterCAM进行数控加工编程时,可以采用限制刀具边界、设置干涉面、设置加工参数以及修剪已产生的刀具轨迹等方法控制加工区域,完成对刀具路径的合理规划.通过灵活规划刀具路径,采用多种曲面加工方法组合,对某一电子产品外壳铜电极进行数控编程加工,不仅满足了零件的技术要求,而且提高了生产效率.     

自由曲面加工中考虑干涉的刀具路径安排

研究了自由曲面加工中无干涉刀具路径的安排,推出了一种创新的干涉检查方法,将干涉检查和加工刀具路径安排分别进行,加快了数控加工过程,提高了精度,并将该方法应用于三种常用的刀具体,通过实例验证了本法的合理性.规划刀具路径时,先按照某个参数方向的曲率半径和最大弦偏差确定加工步长,然后再按照另一个参数方向的曲率半径和残瘤高度来确定相邻两条刀具路径间的加工步距,最后跳过识别出的干涉区域安排加工路径.     

五轴联动数控加工的刀具路径优化方法研究

为解决五轴联动加工复杂曲面过程中的刀具路径不连续问题,提出了五轴数控的刀具路径优化方法。通过五轴NC代码的坐标变换还原有效切削路径,对切削路径进行误差约束下的非均匀有理B样条(NURBS)曲线拟合。对旋转轴路径采用五次样条曲线进行插值,建立切削路径和旋转轴路径的参数映射关系,通过机床逆运动变换求解C2连续的平动轴路径。实验表明,经过该方法优化后,切削路径和各驱动轴运动路径具有良好的平滑性,显著提高了五轴加工曲面精度和表面质量。     

如何实现MasterCAM区域加工的控制

针对零件不同的特点进行分区域编程加工是数控加工最常见的一种方法,但是由于各区域之间的关系紧密,必须严格控制各区域闻的刀路,以防止空刀过多、过切、欠切等现象的发生。因此采用台理露有效的控制方式是现实区域加工的关键之一。利用MIasterCAM进行数控加工编程时,可采用限制刀具边界,设置干涉面和添加“辅助线或面”等控制方式实现加工区域的刀路控制。     

基于MasterCAM的曲面三轴数控加工方法误差的预测

为了在曲面三轴数控加工前得到其加工方法误差的值,在对加工方法误差进行分析的基础上,基于MasterCAM并采用计算机刀具路径模拟的方法对加工方法误差进行了预测.最后给出了实例.     

基于最小有向距离原理的无干涉刀位轨迹计算

基于最小有向距离原理,分别用改进的遗传算法和五点寻优算法计算全局最小有向距离和局部最小有向距离,并按两种最小有向距离分别计算刀位轨迹,进行干涉判断.该方法不仅可以在数控加工中生成无干涉刀位轨迹,而且可以为后续补充加工提供编程数据,在复杂曲面数控加工的自动编程系统中应用,稳定可靠,收敛性好,计算效率较高.     

大型水轮机叶片的多轴联动数控加工编程技术

转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件，也是最难加工的零件，目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。介绍了大型水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到的转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究，开发实现了大型叶片的多轴联动加工。