复杂曲面的五轴加工无干涉刀具路径生成技术研究

基于微分几何理论,对复杂曲面环形刀无干涉刀具路径生成算法进行研究,对复杂曲面进行曲面划分,在此基础上建立环形刀五轴加工模型,进行走刀步长、加工行距和相邻刀触点等的计算,并提出通过选择最佳刀具尺寸和改变刀具姿态进行干涉避免的方法.与其它环形刀刀具路径生成算法相比,本文提出的算法具有更高的准确性和可靠性.     

用球头铣刀加工模具曲面时刀具路径的优化

以球头铣刀产生平行走刀精加工刀具路径为例,从行距、步长、曲面分区加工、切入切出点确定、行间和层间附加圆滑转接等方面对刀具路径的优化进行研究,指出行距和步长的选择应综合考虑,以兼顾生产效率和曲面质量。当曲面曲率半径变化较大时,应分区确定行距和步长。切入切出点以及刀路间圆滑过渡不仅能避免刀具过早失效,且能提高模具表面质量。     

基于遗传算法的曲面加工优化双刀具选择算法

针对球头刀加工自由曲面时的局部干涉影响曲面加工效率问题,提出了优化双刀具选择算法。基于曲率模型求取无曲率干涉加工自由曲面的最小刀具尺寸,给出对应不同尺寸刀具划分自由曲面干涉区域和非干涉区域,等面积平面近似曲面计算刀具路径总长度计算方法,基于遗传算法求解由刀具尺寸与刀具路径长度建立的双刀具选择模型。验证实例表明该算法能够显著提高自由曲面加工效率。     

UG二次开发在三阶切触加工刀位规划中的应用

非球头刀五轴数控加工可以通过调整刀具姿态,使得在刀触点处刀具包络曲面充分逼近理论设计曲面,从而显著提高给定精度下的切削带宽.研究了非球头刀宽行五轴加工自由曲面的三阶切触法,通过UG API几何造型的方法,精确计算切削带宽,并利用UG二次开发实现了平底刀加工自由曲面的刀位规划.算例结果表明该软件系统生成的刀具路径能显著提高加工效率.     

基于PowerMILL曲面加工刀具路径优化方案研究

在曲面加工中,刀具路径是影响切削效率和加工质量的关键因素之一,刀具路径是否合理至关重要。结合上气盖的加工工艺,对Power MILL软件生成的刀具路径进行研究,发现在加工过程中有抬刀过多、陡峭的部分有尖角存在及刀路分布不均匀的情况,这严重影响了零件加工效率和表面质量。针对这一问题,提出刀具路径的优化方案,提高产品加工效率和表面质量,对实际生产有一定的借鉴意义。     

自由曲面数控加工走刀方向的优化研究

走刀方向对数控加工的效率有重要影响，尤其对于多曲面拼接自由曲面不规则轮廓区域的数控加工。针对现有自由曲面数控加工过程走刀方向优化研究存在的问题，提出了基于曲面数控加工区域划分的走刀方向优化策略，建立了简化的刀具轨迹计算模型和加工时间模型，并用实例加以验证，取得了满意的效果。     

基于UG/Open API的齿面侧铣精加工方法研究

将自由曲面的数控加工方法应用于大模数齿面加工中,采用多轴联动侧铣完成最终齿轮表面的精加工。为了使加工中刀具切触点能够与齿面相适应、减小刀具的磨损,利用UG NX的二次开发环境,对齿面加工的走刀轨迹进行控制。仿真结果表明:该方法能够较好地解决齿面加工中切触点固定的问题,有利于延长刀具寿命,提高加工效率。     

五轴数控三维曲线空间刀具姿态求取方法

针对中国眼镜厂商提出以三维曲线为驱动的眼镜框加工技术,设计了以五轴数控机床为目标机床的专用型CAM加工软件,提高了生产效率。根据五轴加工特点,计算刀具姿态向量成为实现三维曲线驱动CAM系统中的关键一步。通过两个规则来确定刀具姿态向量,运用参数方程法求取并优化计算过程,以得到刀触点处所需要的刀具姿态。应用该方法在CAM软件中生成每一刀触点的刀具姿态,并生成G代码,在目标机床上验证了该方法的可行性。     

基于加速度约束等残留高度刀轨生成算法

针对传统的等残留高度刀轨规划算法加工自由曲面时刀轨不光顺问题,提出了一种基于加速度约束等残留高度刀轨生成算法。通过判断同一条刀轨相邻刀触点之间的平均加速度来调整不符合加速度条件的刀触点,从而保证刀具轨迹的光顺性。基于该算法利用VC++6.0和UG OPEN/API二次开发平台编写程序。对拟合自由曲面得到的参数曲面进行处理后,并在UG(Unigraphics NX)CAM模块进行刀路模拟。结果表明,该算法有效的改善了刀具轨迹的光顺性,得到了理想的效果。     

空间曲面等残留量连续平滑加工路径规划方法

为了提高机床加工效率,减少切削过程中的机床震动和刀具的加减速运动,保证零件表面质量,提出了一种适用于空间复杂曲面的等残留量连续平滑加工路径规划方法。基于5轴加工技术和STL三维模型,对模型进行切分,计算路径点,生成螺旋线,并经过刀具补偿,形成连续平滑刀路。该规划方法可以在空间复杂曲面加工中实现刀路的平滑连接,有效地减少刀具的无效运动和机床震动,使刀具承受更加稳定的载荷,提高零件加工效率,并能获得较高的零件表面质量。     

基于PowerMILL的五轴零件刀路设置

介绍了当今先进制造技术及多轴加工CAD/CAM软件——PowerMILL;分析了五轴零件"大力神杯"的工艺工装;介绍了应用PowerMILL软件对"大力神杯"零件进行刀具路径设置的流程,重点介绍了粗加工刀具路径"模型区域清除"加工策略的设置方法。在零件的刀具路径设置过程中,通过主轴旋转解决了机床主轴头与夹具的干涉问题,缩短了刀具长度,提高加工刚性、效率及加工精度。     

螺旋曲面的四自由度加工方法

文章在研究螺旋曲面的加工原理的基础上,提出以工件旋转、刀具的坐标变化以及刀具的螺旋角度变化为基础,按空间包络法计算刀触点轨迹,由四轴插补形成了刀具沿螺旋线方向的进给运动,从而实现了前后两个加工截面之间的螺旋位置关系。该方法在国内首次提出四轴坐标系下应用无瞬心包络铣削理论实现螺旋曲面加工,为四轴联动数控机床加工复杂螺旋曲面提供了可靠的理论基础。     

自由曲面等误差数控加工刀轨生成方法

等误差刀轨的逼近误差等于设定的最大允许值(阈值),步长达到了理论最大,能够有效提高数控加工的进给速度和平顺性,为了对自由曲面高效地生成满足精度要求的等误差刀轨,提出以几何距离驱动刀触点调整的等弓高误差刀触点迭代搜索方法,提出以刀具切削包络面与刀触点轨迹线之间的最大距离作为逼近误差、采用自适应离散法进行计算的方法;然后以等弓高误差刀触点的刀位点作为初值,提出步长自适应调整迭代的等误差刀位点计算方法;最后对算例计算出等误差刀轨验证了算法的可行性,所有刀位点的逼近误差均位于指定的阈值邻域内,满足了等误差要求,与常用的步长筛选法相比,计算时间更短、刀位点更少。     

2D恒定进给刀路修正在不规则型腔加工中的应用研究

对于2D端铣加工精加工,针对Stori和Wright提出的2D轮廓加工恒定切削率刀具路径生成方法,提出一种新的刀具路径修正算法,通过生成一条新的偏置刀路来调节切削进给,即修正半精加工的刀具路径,使精加工中刀具在精确的偏置刀路上以一个恒定的速率进行加工,减少刀具的偏斜和切削力的变化。在一个复杂的不规则型腔的加工中应用此算法,结果表明精加工阶段的切削力被维持在一个恒定的水平。该算法改善了曲面的加工质量,缩短了加工时间,在提高加工效率和精度方面具有优势。     

基于工况匹配的进给速度动态优化研究

为了提高自由曲面类零件的加工效率和加工质量,提出了一种基于工况匹配理论的进给牢优化方法,以常用的典型工况为基础,进行工况分析、定义,得到基本工况进给优化模型.在刀位点邻域内对被加工的自由曲面类零件进行相应典型曲面结构类型的近似,并根据加工过程中刀位点处的曲率、走刀方向、刀轴矢量等进行工况匹配,得到匹配的工况序列,进行基于工况匹配的进给速度的优化,以达到对自由曲面类零件加工中进给速度优化的目的.     

立铣刀磨削加工中进退刀方法研究

立铣刀在五轴刀具磨床加工过程中,容易出现由于进退刀路径设置不合理导致的毛坯与砂轮碰撞或进退刀路径过长。针对该问题,文章通过定义砂轮毛坯干涉检测坐标系,提出了进退刀安全位置、快速逼近位置和进退刀路径的优化计算方法,可以实现进退刀代码的自动添加。该方法适用于各种正交结构的五轴刀具磨床,提高了加工效率和安全性。基于上述方法,在C#平台上开发了一套刀具磨削加工进退刀处理软件,并在VERICUT7.3上进行了加工验证,结果显示了上述方法的可靠性和高效性。     

鼓形刀密切法加工复杂曲面刀位轨迹生成

复杂曲面加工的刀具路径规划以往多是针对圆柱刀,圆锥刀等外形相对简单的刀具。与此相比,鼓形刀曲率可以很大,位姿变换较为灵活。为扩展其在凹形曲面等直纹面侧铣加工中的应用,基于密切法加工模型构架,引入鼓形刀侧圆弧半径和纬线半径,推导鼓形刀侧铣加工刀轴矢量、刀心位置的公式表达。根据密切法加工适应判别条件,由刀具几何性质论证了鼓形刀密切法加工条件不仅与曲面曲率有关,还受刀具姿态本身影响。通过算例验证了鼓形刀密切法加工刀位轨迹生成的可行性。     

非周期自由曲面数控加工的计算方法研究与应用

通过对非周期自由曲面与刀具接触规律的研究,文章提出了将最小有向距离算法应用于非周期自由曲面数控加工中。该种计算刀触点的方法以最小有向距离原理为基础,结合九点寻优算法,不仅从理论上消除了编程误差,而且不受初始点选取的限制,没有迭代收敛性问题,还可推广到其他数控加工中。     

自由曲面五坐标端铣加工干涉避免的研究

基于平底端铣刀有效切削轮廓曲率与刀触点曲面法曲率匹配,初定刀具姿态,再通过刀具圆柱面与曲面求交,推导了交线上各点坐标的计算公式.利用交线上干涉点数据,计算并调整刀具姿态,避免切削刃后缘和侧缘过切被加工表面,消除瓶颈干涉.与用刀触点曲率半径计算并消除瓶颈干涉的方法相比,该方法更合理、更实用.     

曲面数控加工精度的研究

分析了影响曲面数控加工精度的因素,研究并提出了从数控程序设计、工艺系统和控制系统等方面提高曲面加工精度的方法。结果表明：数控加工工艺系统特性和数控系统误差是影响加工精度的重要因素,应尽量购置高精度的机床和数控系统,或采用工艺手段,或设置相应补偿参数,由系统自动补偿功能消除;程序设计的优劣也是影响加工精度的主要因素,应从刀具、加工方法、进退刀与走刀方式的选择和刀具路径规划的验证等方面采取措施,以保证曲面加工精度。