机器人模具抛光自由曲面刀具轨迹的生成研究

以HNC-IR教学机器人为对象,对机器人模具抛光中自由曲面的抛光刀具轨迹的生成和干涉处理进行了研究,提出了适合于机器人抛光的面自由曲面刀具轨迹生成算法,此算法生成的抛光刀具轨迹具有形式简单、在曲面表面分布均匀等优点,适合于机器人抛光。     

磁流变抛光去除模型及驻留时间算法研究

建立了磁流变抛光球形光学元件的去除模型，分析了影响磁流变抛光的因素，提出了驻留时间算法，用其仿真加工球形工件，结果表明该算法是收敛的，并用磁流变抛光加工了R41.3mm、口径20mm的K9光学玻璃球面工件，获得了Rms8．441nm、PV57．911nm的面形精度。     

基于刀具轮廓控制的曲面零件抛光自适应补偿研究

针对采用球形刀具对工件进行抛光的过程中,刀具磨损会导致法向抛光力发生变化,从而影响曲面零件的抛光质量的问题,在考虑刀具磨损的情况下,提出一种基于刀具轮廓控制的曲面零件抛光自适应补偿方法,该方法可以实现精确的刀位点控制以及抛光力的自适应控制。首先分析在机器人抛光系统刚度影响下的法向抛光力和变形量的关系,结合接触条件建立刀具轮廓模型,根据刀具轮廓模型和刀具受力分析模型求解期望抛光力,最后通过刀具位置的自适应补偿,使机器人抛光过程更加柔顺。实验结果表明,采用该方法可以显著提高曲面零件抛光质量。     

复杂参数曲面高精度刀具轨迹规划算法

在对等残余高度刀具轨迹规划算法加工参数曲面研究的基础上,提出带有误差补偿值的复杂参数曲面高精度刀具轨迹规划算法——高精度刀轨误差补偿算法。通过分析刀触点及与之相应的相邻路径上的粗、精刀位对应点间的关系,引入误差补偿值以提高精对应刀位点的求解精度,得到经过合理简化的误差补偿值表达式,并得出粗、精对应刀位点与理论刀位点的距离误差表达式。高精度刀轨误差补偿算法可以在满足插补运算实时性要求的前提下,使相邻轨迹上与刀触点相对应的刀位点的参数值计算精度得到极大提高,进而提高复杂参数曲面的加工刀具轨迹精度。以使用平底铣刀为例进行仿真加工,结果表明高精度刀轨误差补偿算法适合进行对复杂参数曲面的高精度加工。     

进动气囊抛光的驻留时间优化

提出了一种新的进动气囊抛光驻留时间算法,用于实现高精度的光学玻璃零件的加工。首先,通过抛光工艺试验确定抛光去除率函数;在矩阵迭代算法的基础上,给定一个合适的驻留时间初值函数。然后,采用分层阈值去除法进行驻留时间的优化求解,并加上残余误差方差最小的判定条件,从而得到完整的驻留时间函数。该算法适用于非球面、自由曲面等光学玻璃元件的抛光加工。用MATLAB对残余面形误差进行了仿真,仿真结果表明残余误差精度PV值可以收敛到0.1μm左右。最后,对光学玻璃平面进行了抛光。实际抛光后,该玻璃表面粗糙度Ra从抛光前的0.159μm减小到0.024μm,面形精度PV值由抛光前的0.756μm减小到0.158μm。得到的结果验证了提出驻留时间算法的合理性,表明该算法可为以后进行复杂面形工件的气囊抛光研究提供理论基础。     

自由曲面数控加工刀具轨迹优化算法的研究

提出了一种数控加工刀具轨迹排列优化算法,使相邻加工轨迹间的残留高度都等于最大允许值,在保证精度的前提下,刀具轨迹排列更加合理,轨迹条数和轨迹长度大大减小,加工效果明显提高。     

复杂曲面五坐标数控加工刀具轨迹的规划算法

提出了复杂曲面五坐标数控加工刀具轨迹的规划算法。该算法在保证刀具不与被加工曲面发生干涉的基础上 ,使得刀具扫描面与被加工曲面在刀触点处切平面上每个方向的曲率相匹配 ,由此规划的等残留高度刀具轨迹能改善曲面加工精度和加工效率     

电水壶壶嘴焊接曲面抛光路径的轨迹研究

不锈钢电水壶的应用市场越来越大,对电水壶抛光质量的要求也越来越高。为了保证水壶壶嘴焊接处的加工质量,文章对壶嘴焊接曲面处的抛光路径进行了规划。为了便于电水壶壶嘴的数控加工,首先对电水壶进行实体扫描,建立水壶模型后可以有效提取磨具的刀触点集,得到磨具的刀位点轨迹。并对磨具进行抛光行距分析以及磨具姿态的控制分析,得到磨具任意加工点处刀轴转动角度公式。最后在磨具刀位点轨迹以及姿态分析的基础上对电水壶回嘴焊接曲面的抛光加工做运动仿真分析,加工时磨具加工面与壶嘴焊接曲面充分相切接触,在很大程度上可以提高加工效率和加工质量。     

细分曲面多轴精加工刀具轨迹生成算法研究

在细分曲面造型技术日益盛行的情况下,以Catmull-Clark细分曲面为例,研究了细分曲面多轴精加工刀具轨迹生成算法。采用二阶差分方法计算满足加工精度要求的细分次数,并对细分后的网格进行等距。根据等距网格各顶点的变形因子,得到变形后的网格。获得截面数据点,并逆变形至原始空间。采用面积均值方法,计算得到刀位点的位置及刀具轴线方向矢量。通过三轴加工与所研究算法四轴加工进行对比,确认所研究算法加工误差较小,更为精确。     

关于复杂曲面刀具轨迹规划技术的研究

如何生成无干涉、无过切、高效的刀具路径是复杂曲面数控加工中必须解决的至关重要的问题,本文结合刀具轨迹规划所涉及的几大关键技术问题,对近年来复杂曲面刀具轨迹规划技术的研究现状和进展进行了综述,分析了当前研究中存在的不足,阐明了刀具轨迹规划的研究成果在通用性、有效性和稳定性等方面还不能完全满足工程实际中的要求,指出了刀具规划技术的发展方向。     

外圆表面磁性研磨加工的研究

以加工外圆表面为例，分析对影响磁性研磨这一种新的表面光整加工工艺中的和种工艺参数进行佤分析，探求外圆表面磁性研磨加工的最佳工艺参数。     

内圆表面磁性研磨加工的研究

通过对薄壁套筒内表面磁性研磨加工的原理分析和影响加工特性的各种加工因素的实验研究，探讨内表面的最佳磁磨工艺方法，同时表明磁性研磨加工有着十分广阔的应用前景和较主的经济效益。     

磁性研磨在模具曲面抛光中的应用

针对大型模具曲面精整加工的问题,探讨采用磁性研磨加工模具曲面的工艺。根据磁性研磨加工原理,基于数控铣床研制了磁性研磨实验装置,采用工具旋转的磁性研磨加工方式,磁性磨料受到磁场约束力和离心力的作用,成为影响加工过程正反两方面的因素。对模具曲面进行磁性研磨加工实验,针对模具曲面研磨量不均匀问题,分析了影响曲面研磨量的主要因素,提出了从磁极形状和研磨轨迹等方面控制研磨量的方法。     

光学自由曲面化学磁性研磨抛光的表面粗糙度试验

针对自由曲面光学玻璃研磨抛光存在的问题,提出通过数控技术结合化学磁性研磨技术来实现自由曲面光学玻璃的研磨抛光。应用正交试验设计对化学磁性研磨试验的4个因素进行研究,最终获得各个因素对于工件表面粗糙度影响的主次顺序,并确定其最优组合为:研磨时间60min,磁感应强度0.8T,研磨间隙1.0mm,磁极转速为3000r/min。     

磁极表面开槽对磁力研磨加工影响的数值分析

利用有限差分的方法对磁极开槽情况下磁力研磨加工区域中的磁场分布进行了数值分析，提出了一种等磁位线的计算绘制算法，得到了加工区域磁场分布的等磁位线图。结果表明，在磁极表面开槽，可以有效地改变加工区域磁场的分布，将均匀磁场改变成非均匀磁场，增加磁场梯度，从而提高加工效率。     

磁极轴向振动研磨长圆管内表面的研究

磁性研磨长圆管内孔表面是一种新的加工工艺。理论分析表明,在加工状态下对磨粒运动轨迹进行复合可以提高加工效率并能提高被加工表面粗糙度,为此,设计出一台机械式振动装置来实现磨粒轨迹复合,并对0Cr18Ni8不锈钢圆管内壁进行研磨试验。试验结果表明,在合理的复合轨迹范围内,加工效率和加工效果均可提高一倍左右。     

磁力光整加工铝镁合金永磁极研究

以主轴改造后的XK7136C数控铣床为平台,以AZ31系镁合金与7075-T651铝合金为研究对象,通过理论计算与磁场仿真,设计出适用于加工铝镁合金结构材料平面的强永磁材料磁极,并采用雾化快凝球形磁性磨粒进行试验,以验证该种光整加工方法的可行性及球形磨粒性能。使用“米字槽”与“田字槽”两种磁极分别对两种材料进行研磨实验。实验结果表明：两种端面开槽方式均可防止磨料的局部堆积,保证磨料的流动性,并使端面磁通密度增大,磁场强度梯度增大,提高研磨效率。两种磁极所研磨表面粗糙度分别为0.126 μm和0.148 μm,端面拥有更大磁通密度的“田字槽”磁极前期研磨效率更佳。     

超声磁力复合研磨钛合金锥孔的试验研究

为了提高钛合金锥孔的研磨质量和研磨效率,提出了采用超声波振动辅助磁力研磨的复合加工方案。加工时,磨粒在磁场束缚下切削锥孔表面,并对其进行不断撞击,且因为磁场力、超声振动力和离心力等综合影响的原因,磨粒的切削轨迹呈现明显的多向性。针对钛合金锥孔,与传统磁力研磨法进行试验对比,并分析研磨后试件的材料去除量、表面粗糙度和表面形貌等来验证超声磁力复合研磨的效果。结果表明：超声磁力复合研磨加工效率得到提高;锥孔的材料去除量增加至1.6倍;研磨后锥孔平均表面粗糙度由原始的R_a1.23 μm降至R_a0.25 μm,下降率是传统工艺的1.3倍;试件表面的微波峰、凹坑和加工纹理均被去除,锥孔表面质量得到显著提高,且试件形状精度得到改善。     

磁极开槽形状和尺寸对磁场分布和磁粒光整加工能力影响的研究

通过数值模拟和实验,研究磁极不同开槽方式和开槽尺寸对加工区磁场分布、磁粒受和和加工效率的影响。结果表明,磁极表面开矩形槽比开Ｖ形槽和漏斗形槽可以得到有利的磁场分布。开矩形槽时,槽与齿宽度之比在１：１时,可以取得较高的加工效率和较低的表面粗糙度。槽与齿宽度之比太小时,磁粒运动所需的驱动力不足,但太小时,磁粒对工件的压力减小,这两种情况都不利于加工效率和加工质量的提高。