四主轴头五轴机床多工步加工路径优化

针对四主轴头多工步加工空行程耗时多的问题，基于空行程路径最短原则研究了无碰撞多工步加工路径优化方法。以四主轴头机床为对象确定了关节坐标系，在单面加工空行程规划基础上，建立了多面空行程计算模型和防碰撞多工步路径优化模型。基于同一面优先排序原则，在内层混合粒子群算法(GA-PSO)基础上融合了贪心算法，提出了双层混合粒子群优化算法(GA-PSO)。其中内层算法用于优化单一面上路径轨迹，外层算法用于优化多面间加工顺序。通过内外层优化算法间的不断迭代分层优化空行程，实现了整体多工步路径优化。对双层GA-PSO算法进行了算例分析，与遗传算法相比具有更快的收敛速度和更短的加工路径，最后通过虚拟仿真进一步验证了该路径优化算法的可行性。     

MATLAB和VC混合编程在数控加工路径优化中的应用

针对DXF文件存储图元的无序性给数控自动编程带来的困扰,提出了贪心-遗传算法,开发了混合编程数控加工路径优化软件。首先编写MATLAB仿真程序验证了该算法的可行性和有效性,并利用MATLAB编译器将该算法函数编译为动态链接库。然后结合MATLAB和VC++各自的编程优势,采用VC++调用动态链接库的方式实现贪心-遗传优化算法,开发数控自动编程软件并调试运行。结果表明:贪心遗传算法明显缩短了加工空行程,提高了加工效率;混合编程开发数控软件周期短,软件运行效率高、易于维护、保密性强。     

基于ObjectARX及改进贪心遗传算法的切割路径优化

为了缩短割炬加工零件时间,利用图论中旅行商问题模型提出了一种改进的贪心遗传算法,并将其利用ObjectArx在AutoCAD平台上实现.该算法从加工轮廓中提取特征点作为旅行商问题的城市,采用贪心交叉方式作为交叉准则、二点异位方式作为变异准则、颠倒变异与交叉的顺序,并利用轮盘赌选择父辈.该算法利用轮盘赌原理优化了第一座城市的选择,经实例仿真验证具有很好的效果,可以显著减少空行程,达到节约时间及成本的目的.     

孔群分类加工路径的优化算法

柔性钣金加工中心采用钻削或攻丝加工孔群时,为缩短刀具空走行程并提高孔群加工效率,针对孔群中圆孔需分类使用不同刀具加工问题,提出蚁群算法与贪心算法相结合的混合算法对孔群加工路径进行优化。该混合算法对同一种类孔群中的孔采用蚁群算法优化路径,不同种类孔群间的过渡应用贪心算法优化。通过在自主开发钣金刻铣加工CAD/CAM软件中,将所提出的混合算法与X向路径法、Y向路径法、贪心算法、蚁群算法进行实验对比。对分布无序的3类41个圆孔的孔群加工实验,结果表明:混合算法优化后路径长度比X向路径法优化后缩短42.84%,比Y向路径法优化后缩短48.93%,比贪心算法优化后缩短11.10%,比蚁群算法优化后缩短6.19%。由此可见,本文所提出的混合算法能够更有效缩短分类孔群加工路径,提高加工效率。     

面向非连续多去除量的城轨底架滑槽加工优化

结合中车长客铝合金城轨底架滑槽的多去除量铣削加工,在使用数控铣床进行工件加工时,存在刀具走刀行程长、加工时间多及加工效率低的缺点,因此提出应用智能算法对刀具空走刀时间进行优化。该问题可以看作是典型NP-hard的旅行商问题,通过建立数学模型并采用遗传算法求解。首先,对初始种群进行锦标赛选择;之后,通过部分映射交叉与插入变异操作,实现对滑槽加工的刀具空走刀时间的优化。通过滑槽铣削加工的实例,与按坐标顺序进行滑槽铣削加工和按基于就近加工点启发式规则法进行滑槽铣削加工的空走刀时间进行对比,采用的遗传算法能够很好地缩短滑槽铣削加工过程的刀具空走刀时间。在长客实际加工过程中,采用此遗传算法进行刀具路径规划能够提高城轨底架滑槽的加工效率。     

基于网络优化的复杂型腔刀具轨迹规划算法

复杂型腔零件的加工是数控编程中的一个难点。从提高加工算法的稳定性和加工效率的角度出发,提出了基于网络优化的复杂平面型腔数控加工刀具轨迹优化算法,分析了轮廓环的等距、自交、集合运算等基本运算,详细论述了基于网络优化的刀具轨迹规划方法并优化了刀具轨迹。     

一种复杂图形加工工艺路径优化方法研究

针对当前复杂图形加工中存在加工轨迹之间空行程多,导致加工过程耗时很长等缺陷,提出一种简单、易于实现的加工轨迹切换优化方法。分析了复杂图形加工轨迹切换控制方法,给出了缩短总空行程的优化思想。基于双向蚁群算法原理,推导了双向最大最小蚁群算法（Bidirectional maxmin ant colony system,BMMAS）,结合加工轨迹之间轨迹切换特点,对复杂图形加工工艺路径进行规划设计,给出了算法实现流程及加工工艺路径优化的实现要点。最后利用该方法对平面复杂图形进行了优化加工实验。实验结果表明,该加工方法计算简单,加工效率高,空行程路径长度较其它方法短,加工平稳。研究结果对相似复杂图形加工具有参考价值。     

基于蚁群算法的矩形件切割路径优化

针对矩形件外轮廓切割问题,设计了基于蚁群算法的切割加工过程中空行程路径优化方法,开发了相应软件模块.该方法在矩形件外轮廓切割路线简化的基础上,结合旅行商问题的求解对切割起始点顺序进行优化,避免出现矩形件在切割过程中外轮廓被重复切割的问题.算例表明:该算法可显著减少空行程路径的总长度,有效缩短切割加工过程中的辅助时间,提...     

基于遗传算法的孔群加工路径优化

为提高孔群加工的效率,采用遗传算法对孔群加工空行程路径进行了优化。对遗传算法的实施过程进行了细致的描述,通过实例演示了遗传算法的孔群路径优化性能,并对遗传算法的运行效率及影响因素进行了研究。实验表明,运用遗传算法对孔群路径进行优化能提高孔群加工的效率,减小孔群加工中空行程的消耗;遗传算法运行中可以根据最佳个体的保持时间在一个代中加入活性因子,防止早熟的出现;遗传算法的各个参数对遗传算法的运行有一定的影响。选用合适的运行参数,本程序可应用于工程中,提高少批量孔加工的生产效率。     

最短路优化的复杂型腔刀具轨迹规划算法

复杂型腔零件的加工是数控编程中的一个难点.从提高加工算法的稳定性和加工效率的角度出发,提出了基于网络优化的复杂平面型腔数控加工刀具轨迹优化算法,分析了轮廓环的等距、自交、集合等基本运算,详细论述了基于网络优化的刀具轨迹规划方法.文中的仿真分析进一步说明了该方法的可靠性.     

细分曲面数控加工关键技术

对三角域和四边域细分曲面数控加工的关键技术做了讨论,包括细分曲面数控加工模型的建立,粗加工模型的包围网格生成算法,NC刀轨生成常用的两种方法,精加工模型的等距网格求解算法及等距误差控制方法,给出了应用实例;指出了解决细分曲面数控加工技术实用化问题需要进一步研究的内容。     

多面形非圆曲面数控磨削加工实时插补方法研究

对任意n面形非圆曲面数控磨削加工控制与实时插补方法进行了系统研究，建立了多面形非圆轴孔连接数控磨削加工运动控制模型。提出一种多坐标联动基于圆心角分割的轨迹实时插补算法，给出了按型面曲率变化保持磨削表面速度均匀的进给速度实时自调整方法，成功地解决了多面形非圆曲面数控加工轨迹实时插补技术问题。     

基于仿真的数控铣削加工参数优化研究

针对数控铣削加工参数优化问题,通过加工仿真,计算每一走刀步的切削深度和切削宽度并划分区间。在每一个由组合划分区间内所有刀步构成的一个加工特征组合段上建立了多目标优化模型,模型采用遗传算法对每一加工特征组合段的加工参数进行优化,自动修改NC程序中的加工参数并反映优化结果。应用实例证明,提出的多目标优化模型和优化求解算法正确、有效。     

三次多项式型微段高速加工速度规划算法研究

为满足高速数控加工的要求,提出了一种三次多项式加减速控制模型.该模型能保证高速运行过程中加速度的连续,使机床运行平稳,避免产生大的冲击.针对连续微段的高速加工,建立了满足最大速度、最大加速度、几何运动轨迹及长度约束条件下的轨迹速度规划策略,并给出三次多项式型速度规划算法的实现流程图.试验结果表明,该算法能实现连续微段间进给速度的高速衔接,大大缩短加工时间并提高加工效率.该算法已成功应用于多坐标数控高速微细加工系统中.     

ENVELOPING THEORY BASED METHOD FOR THE DETERMINATION OF PATH INTERVAL AND TOOL PATH OPTIMIZATION FOR SURFACE MACHINING

An enveloping theory based method for the determination of path interval in three-axis NC machining of free form surface is presented, and a practical algorithm and the measures for improving the calculating efficiency of the algorithm are given. Not only the given algorithm can be used for ball end cutter, flat end cutter, torus cutter and drum cutter, but also the proposed method can be extended to arbitrary milling cutters. Thus, the problem how to strictly calculate path interval in the occasion of three-axis NC machining of free form surfaces with non-ball end cutters has been resolved effectively. On this basis, the factors that affect path interval are analyzed, and the methods for optimizing tool path are explored.     

ENVELOPING THEORY BASED METHOD FOR THE DETERMINATION OF PATH INTERVAL AND TOOL PATH OPTIMIZATION FOR SURFACE MACHINING

０ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＦｒｅｅｆｏｒｍｓｕｒｆａｃｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｅａｔｕｒｅｉｎｍａｎｙｅｎｇｉｎｅｒｉｎｇｐａｒｔｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｄｅｓｉｒｅｄｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｒｏ...     

基于图象数据的平面图形加工数控编程方法

提出了根据图象数据生成行切加工刀路的区域填充算法和用于环切加工方式的适应性包容盒 (AIB)方法 ,用这两种算法可将平面图形的图象数据转化为分段直线 ,生成行切和环切加工刀路。基于这两种算法开发的CAD/CAM实用系统ImageCAM可实现图象输入、图象处理、自动编程和加工仿真的一体化。     

数控车削加工刀具轨迹自动生成的算法研究

针对数控车削加工的特点，提出了刀具轨迹自动生成的算法，经过实际应用有，该算法稳定可靠，使用效果良好。     

基于UG NX6.0的弧面分度凸轮三维实体建模与仿真加工

以弧面分度凸轮工作轮廓面方程为基础,基于UGNX6.0和MATLAB提出了弧面分度凸轮空间轮廓曲面三维实体建模的一种新方法,通过UG运动仿真对建模结果进行分析验证,同时运用UG数控加工模块对弧面分度凸轮的加工刀轨进行了模拟,为空间凸轮机构的设计与数控加工提供了参考依据。     

基于遗传算法的笔式加工刀具路径优化

为缩短笔式加工时间和提高加工效率,提出了一种新的基于遗传算法的刀具路径优化方法。笔式加工的特点决定了生成的刀具路径为一系列离散的切削路径段,为了精简搜索数目,将每段刀具路径看作两个遗传基因。使用十进制码构造分段染色体模型,采用改进的遗传算法对笔式加工分段路径进行优化排序,得到刀具路径排布的近似最优解。实验结果表明:改进的自适应遗传算法比一般遗传算法搜索速度提高若干倍,可以明显缩短加工路径的总长度。