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。     

凸轮列表点曲线数控编程方法研究

针对平面凸轮轮廓列表点曲线的数控加工,提出了一种采用三次样条等误差双圆弧拟合法实现数控编程的计算方法.首先求出凸轮轮廓列表点的三次样条函数曲线方程,用等误差法计算插值点的坐标.再用双圆弧拟合插值点,得到各分段圆弧的圆心坐标,取圆弧的起点、终点坐标,作为编程所需的刀具中心轨迹的数据,并用相应的数控机床指令写出数控加工程序.该方法既能满足精度要求又能使程序段最少,可以保证数控加工时曲线的光滑性及加工精度,提高加工效率.     

NURBS曲面插值参数化及其在数控加工中的应用

对NURBS曲面插值以及曲面数控加工NC代码生成的基本算法进行研究,提出了在自由端点边界条件下的控制点反求算法,引入插值参数和曲面形状修改参数,利用MATLAB三维空间图形处理工具显示各参数变化对曲面插值及曲面形状的影响,研究曲面参数化在刀位轨迹生成中的应用.以某曲面零件为数控加工仿真对象,模拟其在虚拟环境下的切削过程,利用VC++和OpenGL,编程实现重构算法并完成曲面加工轨迹仿真,通过实例验证了该曲面造型方法及数控代码生成方法的正确性.     

细分曲面数控加工的研究

数控加工刀具轨迹生成是数控加工编程的基础和关键.本文阐述了细分方法和基于细分曲面的数控加工的关键技术:曲面等距、刀具轨迹的生成等,并对其进行总结和展望.     

等残留高度法中的刀具初始轨迹优化

刀具运动轨迹是数控加工技术的核心部分,它会对数控加工的加工质量和加工效率产生极大影响。等残留高度法是近年来被提出的一种非常高效的刀具轨迹规划方法。传统等残留高度法中,一般选择曲面最长边界作为刀具轨迹的初始轨迹。选择马鞍曲面上沿最大凸曲率方向的曲线作为初始轨迹,结合传统的等残留高度算法,生成覆盖整个加工曲面的刀具轨迹。对比新刀轨算法和传统等残留高度法,实验结果表明,采用新算法生成的刀具轨迹可以有效地提高加工效率。     

基于等残留高度的光顺刀具轨迹规划算法

提出了一种新的等残留高度光顺刀具轨迹规划算法.针对数控加工中高速铣削时力具轨迹规划方法进行比较和研究,以参数曲面为例,用matlab软件对此算法进行编程,通过控制轨迹线的曲率来保证刀具轨迹光顺性,有利于获得好的加工质量.尤其是对高速铣削加工,此算法具有较大的实际应用价值.     

基于矩阵运算的Hilbert曲线用于刀具轨迹生成算法研究

基于矩阵运算描述生成平面Hilbert曲线的方法简单,易于编程实现,将其进行了正确的空间矢量化,应用于了曲面加工刀具轨迹的生成.分析了矩阵变化描述曲线的思想,结合曲面加工刀具轨迹的计算过程,提出将平面Hilbert曲线通过与曲面参数域相对应的方法映射到曲面上,进而生成加工刀具路径的思想.建立了二者之间的映射关系,构建了...     

平头端铣刀三轴联动自适应等参数曲线法加工自由曲面

曲面参数线法是多轴数控加工中生成刀具轨迹的主要方法，但是对等参数曲线分布不均匀的情况不适应．平头端铣刀在数控多轴加工中相对于球头枕刀来说，有加工精度高、经济性好的特点，其刀具轨迹的生成方法越来越引起人们的注意．本文针对曲面参数线法的缺点作了相应的改进，提出了适应平头端铣刀的刀具轨迹生成算法，同时用局部检查的方法进行干涉校验，消除了局部干涉．本算法适应于三轴联动以上的机床。     

平头端铣刀三轴联动自适应等参数曲线法加工自由曲面

曲面参数线法是多轴数控加工中生成刀具轨迹的主要方法，但是对等参数曲线分布不均匀的情况不适应。平头端铣刀在数控多轴加工中相对于球头铣刀来说，有加工精度高，经济性好的特点，其刀具轨迹的生成方法越来越引起人们的注意。本文针对曲面参数线法的缺点作了相应的改进，提出了适应平头端铣刀的刀具轨迹生成算法，同时用局部检查的方法进行干涉校验，消除了局部干涉。本算法适应于三轴联动以下的机床。     

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。     

最小有向距离算法在螺杆加工中的应用

从空间啮合原理出发 ,研究刀具与工件表面的接触规律 ,将最小有向距离算法应用于螺杆加工的数控编程中。在给定工件端截面参数方程的条件下 ,可采用该方法生成刀具运动轨迹 ,实现经济、高效的螺杆加工。该算法适用于各种截面廓型为一阶连续可微曲线的圆柱螺旋面螺杆加工 ,并可通过分段处理技术实现对截面廓型由多段曲线组合而成的螺杆进行自动编程加工。     

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。     

五轴联动数控加工在异型石材制品中的应用研究——CAD／CAM在立体人像中的应用

石材是现代建筑装饰的主要材料。简单石材制品设计和加工比较容易,但对于复杂异型石材制品还是很困难。五轴联动数控加工技术为复杂异型石材制品的加工提供了一种行之有效的手段,通过对立体人像进行逆向建模、数控编程、仿真以及对刀具路径进行优化,利用自行研制开发的异型石材车铣复合加工中心（HTM50200）机床进行加工,提高了立体人像加工质量和效率;首次提出了立体人像的参数化建模技术,缩短了立体人像的建模时间,同时对于其他复杂异型制品的快速建模也有借鉴和推广应用价值。     

基于Cimatron E11的汽车转向球头销锻模加工刀具路径优化

对锻压模具型腔NURBS曲面数控加工刀具的路径进行优化。介绍了刀具路径的优化处理过程,运用Pro/E软件对汽车传动件锻压模具曲面进行造型,应用Cimatron E11软件进行数控加工编程。后置处理后生成更合理的加工程序,提高了复杂曲面零件加工的表面质量,为复杂曲面类零件的数控加工提供参考。     

一种基于离散数据的自由曲面建模方法

提出一种基于离散数据的自由曲面建模方法。该算法采用平行网格构造曲面，利用三次样条函数和参数样条对列表点进行行列两个方面的插补，采用局部回弹法进行曲线光顺，从而构造出适于数控加工的网格曲面，由于采用参数样条进行插补，可保证插值曲线通过所有型值点，曲线具有一、二阶导数连续的性质，可保证曲线的整体连续平滑。该方法的特点是方便了直角坐标下平行行切加工的数控编程。     

从测量的散乱数据点云直接生成数控刀具路径的研究

提出了一种直接从测量的散乱数据点云用球头刀对自由曲面进行三轴数控加工时生成刀具路径的方法。不同于现有散乱点云基于逆向工程的刀具路径生成方法,本法考虑并估计了曲面加工误差和粗糙度。将散乱数据点云向XY平面投影,以获得的投影边界为刀具路径的主方向,然后根据曲面所需的加工误差和残留高度要求划分该投影数据点云,得到一系列刀位网格单元。通过最小化每个刀位网格单元的加工误差以确定每个刀位网格的节点位置,加权平均相关联刀位网格节点来对齐相邻刀位网格单元的边缘。为了缩短加工时间,裁去刀位路径上多余的线段,最终生成高效合理的数控加工刀具路径。已用实测的数据点云验证了本法直接生成刀具路径的有效性。     

参数曲面与平面的精确求交及其应用

提出了一种参数曲面与平面的精确求交新方法。此方法基于平面的半空间性质，通过参数域平面内的二向线性插值，将求交问题转化为一系列简单的离散、判断、比较和排序等运算，能较好地解决常规求交算法中曲面片内的交线不连续和交线丢失问题。由于该算法简便可靠、计算精度高，在自由曲面数控加工编程中具有广泛的应用场合，对提高航空、航天和汽车等领域的自由曲面数控加工精度具有重要的现实意义。     

CAXA制造工程师在数控加工中的应用

CAXA制造工程师是一款优秀的数控加工编程软件,全中文的操作界面,集CAD、CAM于一体化,可以对零件进行二维造型、三维造型、曲面实体复合造型,数控仿真加工可在造型基础上生成刀具轨迹,生成G代码,进行数控仿真加工,解决了复杂零件数控加工程序的编制难题.     

螺旋曲面加工刀位轨迹数值算法研究与应用

为了提高复杂螺旋面的加工精度,对其刀位轨迹算法进行研究,提出了基于最小有向距离的刀位轨迹数值计算方法。建立了刀具与工件曲面的三维数值几何模型,并通过坐标变换矩阵来建立与实际加工情况一致的数值计算模型。采用空间离散化思想将刀具与工件两空间曲面的最小有向距离的求解问题简化为一个二维求解问题,保证了求解效率和精度。根据阿基米德插补曲线原理,建立了刀位轨迹的数值计算方法。实例加工结果证明,基于该方法得到的刀位轨迹编制的数控加工程序能够加工出满足精度要求的螺旋面。