复杂曲面五轴加工干涉检查的研究

针对复杂曲面五轴数控加工刀具干涉检测算法复杂且效率低的问题,提出了基于空间三维坐标系变换原理的刀具干涉检查方法,即通过计算曲面上的点在刀具局部坐标系中刀具投影区域内的坐标值与刀具的位置关系来判断是否发生干涉。该方法能够同时检查局部干涉和全局干涉,大大减少计算量,提高检测效率和数控加工效率。为避免干涉,针对不同的干涉形式给出了不同的刀具姿态调整旋转轴和旋转角。通过实例验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于广域空间的自由曲面宽行加工方法

为提高自由曲面环形刀五轴精加工的效率,在广域空间中分析刀具的干涉误差,对曲面宽行加工的刀具方位优化方法进行研究。首先根据环形刀刀具特性,定义曲面可能干涉的区域为广域空间,然后将广域空间离散点集变换至刀具坐标系中,计算刀具刀刃曲面的干涉误差,从而构建刀具的实际切削轮廓,并在此基础上精确计算有效的加工带宽。最后,通过建立刀具方位与加工带宽的函数关系,以加工带宽最大化为目标,实现环形刀五轴宽行加工刀具方位的自动优化。算例及试验表明,在相同的残留高度要求下,广域空间方法较之现有的二阶泰勒逼近方法,切触点轨迹长度减少了15.74%,说明基于广域空间的刀轴优化方法是实现自由曲面宽行加工的有效途径。     

用投影方法进行数控加工干涉检查与修正

解决了数控加工的干涉检查问题。数控加工的干涉检查实际上就是检查刀具曲面和被加工曲面的有向距离。根据有向距离的符号进行干涉与否的判断并由其值（极值）的大小及极值的位一进行干涉修正，利用刀具曲面是一个绕刀轴的旋转面，易抉辅度离散处理的特点，不离散（分割）待检查曲面，而离散刀具曲面，在经度方向上可用刀具轮廓线（母线）绕刀轴旋转得到的一组均通过刀尖点的曲线来逼近，在纬度方向上可用圆心在刀轴上的一组经过同一条毋线的圆来逼近。利用相邻点间的相关性，采用跟踪技术求取离散的刀具曲面嵌入被检查曲面的干涉深度及其位置。     

曲面5轴加工中全局干涉检查与刀位修正

提出了一种求解曲面到刀具极值距离的方法,以解决曲面5轴数控加工中刀具与曲面的干涉问题。将曲面上的点投影到刀轴上,求出曲面到刀轴的最小距离,直接计算出刀具与曲面的干涉量,并对干涉刀位进行了修正,成功地解决了曲面与刀具的全局干涉问题。实际应用表明,该方法效率高、精度高。     

复杂曲面五轴加工全局干涉检测

针对环形铣刀五轴加工复杂曲面的全局干涉问题,提出了一种基于参数曲面网格划分与刀具包围盒的全局干涉检测算法。首先将加工参数曲面沿参数方向进行网格划分,得到若干离散网格点;然后将环形铣刀的圆柱面用六个平面包围形成刀具包围盒,并通过曲面离散点与形成刀具包围盒的六个平面的位置关系判断曲面离散点是否落入刀具包围盒内;最后判断落入刀具包围盒内的曲面离散点是否在环形铣刀的圆柱体内,若曲面离散点在环形铣刀的圆柱体内则存在全局干涉,否则不存在全局干涉。该方法与传统方法相比极大的提高了全局干涉的检测效率,通过实例验证该方法是可行的。     

基于最小距离法的鞋楦加工无干涉刀具轨迹生成

在刀具及鞋楦三维模型离散数据的基础上,通过曲面的空间变换,将干涉检查转化为基于投影方向的最小距离判断,实现了鞋楦加工的无干涉刀具轨迹生成.对于计算刀位点时计算量大的问题,提出了一种针对鞋楦曲面特征的最小距离点的快速搜索方法.实际加工表明,提出的算法能够较好地提高鞋楦的加工质量和效率.     

环形刀五轴数控加工刀具路径生成算法

将微分几何理论应用于环形刀五轴加工无干涉刀具路径生成方法的研究,分别推导出刀触点处刀具曲面和工件曲面曲率分布方程,结合这两个方程,进行进给步长、加工行距以及相邻刀触点等的计算并建立判断有无干涉发生的条件,利用该条件对刀具姿态角进行修正以避免干涉.对实际曲面进行路径计算结果表明,提出的方法能有效避免干涉而且缩短加工路径长度.     

多轴加工无干涉刀具路径生成算法研究

多轴数控加工中刀具路径的计算直接影响加工零件的精度和加工效率。本文介绍了一种平底刀多轴无干涉刀位轨迹生成算法,在刀轴方向上消除干涉量。首先对参数曲面进行三角离散化,根据曲面相应点的法矢布置初始刀具位姿。构造曲面和刀具的OBB模型,通过包围盒间的快速相交测试得到刀具与曲面的干涉三角片,在此基础上,采用解析方法计算刀具与干涉三角片在刀轴方向上的干涉量,修正刀位点,最后得到无干涉刀位轨迹。     

基于可视锥理论的五轴加工刀具碰撞检验方法

针对复杂曲面数控加工中刀具与工件的碰撞问题,提出一种基于可视锥理论的刀具碰撞检验方法。根据点的可视性特点推导点的可视锥算法,对任意采样点进行可视锥模型构建,通过刀轴矢量与可视锥的布尔运算判断刀具与工件的碰撞,由此计算刀轴避免碰撞时应转过的最小夹角,并对旋转后的新刀轴矢量是否在机床刀轴可加工范围内进行检验。通过将该方法应用于整体叶轮加工中,可快速检验出发生碰撞的区域并对刀轴矢量进行修正,有效地解决了刀具在数控加工中的碰撞检测问题,为刀具路径规划提供了有效的检验方法。     

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。