用侧铣法加工小曲率曲面的二阶切触

把微分几何中曲线与曲面之间的“切触”概念应用于高速机车流线型复杂曲面的数控加工,提出了用圆柱铣刀的外圆在五坐标联动中加工小曲率曲面的最佳切触条件。     

曲面的三阶局部切触在5坐标曲面加工中应用

运用微分几何中的切触原理，研究了在多轴数控机床中刀具切削圆与零件曲面的切触条件和局部坐标系下的局部三阶切触条件，并用截形对刀具切削圆与曲面的贴近程度进行了分析。     

用圆柱铣刀加工复杂曲面的三阶切触原理

把微分几何中曲线与曲面之间的“切触”概念应用于复杂曲面的数控加工,提出用圆柱铣刀式圆锥盘铣刀的外圆在五坐标联动中加工三维自由曲面的最佳切触条件。     

三阶局部切触在5坐标加工椭球模腔中的应用

运用微分几何中的切触原理，研究了在多轴数控机床中铣刀铣削圆与零件曲面的切触条件和局部坐标系下的局部三阶切触条件，并用截形对铣刀铣削圆与曲面的贴近程度进行了分析。相对于现有文献的论述，本文深入到曲面三阶参数而不仅是二阶参数曲率，既适舍初等解析曲面又适合计算几何的拟合曲面，计算过程确切（曲率的导数很难求），求解方便（只要解一阶非线性方程）。     

球头铣刀曲面加工的刀具切触区域解析建模

针对球头铣刀三维曲面加工,提出一种刀具切触区域仿真的通用解析模型。采用微分方法,将曲面加工过程离散为一系列连续的微小斜平面稳态加工。以每一小斜面切削过程为研究对象,建立描述刀具进给方向变化的数学模型,针对不同的进给方向并基于空间坐标系旋转变换,提出一组确定刀具切触边界曲线及各边界交点的解析公式,以精确界定刀具切触区域的封闭几何。通过与Z-Map模型的切触区域仿真对比,验证了本文模型的有效性及其精确高效的特点。     

曲面切触原理在五轴数控铣床上的实现

根据曲面切削原理控制铣床刀具的运动，从而实现五轴数控模具铣床，通过运用数学的坐标转换，理论分析在五轴数控模具铣床上实现曲面切削加工。     

基于MODM模型的自由曲面NC加工刀位计算

指出现有的基于曲线逼近分析的刀位计算精度控制原理存在的不足，提出基于曲面离散基本单元（MODM）模型的NC刀位计算原理，给出了利用MODM模型生成等参数线刀轨、截面线刀轨以及特殊形式刀轨的方法；对有关方法分别进行了程序实现并给出计算实例。程序实现的结果表明，基于MODM的刀轨生成方法在计算效率，精度控制可靠性，刀轨生成能力等方面有独特的优点。     

面向曲面NC加工刀位计算的基本单元模型

提出一个面向曲面ＮＣ加工刀位计算的曲面离散基本单元模型及其误差控制方法。该模型考虑了对基本单元的逼近精度以及偏置精度的控制。将该模型应用于曲面加工刀位计算能有效地改善现有方法在误差控制,行距计算和干涉检验等方面存在的不足。同时,模型的形式非常简单,可有效简化ＮＣ刀轨的生成计算。     

三阶局部切触在气轮机柱面型叶轮数控加工中的应用

工程中有很多复杂柱面,如气轮机柱面型叶轮,采用传统加工方法效率低,而采用5坐标铣削加工可高效达到所需形状.本文运用微分几何中的切触原理,研究了在多轴数控机床中刀具切削圆与零件柱面局部坐标系下的局部三阶切触条件,并用截形对刀具切削圆与柱面的贴近程度进行了分析.相对于现有文献,本文理论更严密,深入到柱面三阶参数而不仅是二阶参数曲率,既适合初等解析柱面又适合计算几何的拟合柱面,计算过程确切(曲率的导数很难求),求解方便(只要解一阶非线性方程).     

自由曲面五轴加工刀轴矢量的运动学优化方法

针对五轴加工中刀轴矢量变化过大导致加工误差较大和破坏零件表面加工质量的问题,提出采用运动学方法优化刀轴矢量。建立机床的运动学约束条件,并由此确定机床转动角速度可达区域作为刀轴矢量优化的约束条件。针对选定结构的机床,结合平底刀加工不发生过切的充要条件和被加工曲面沿行距方向的法曲率,给出初始后跟角的自动计算方法,并指出机床转动角度的变化相对于后跟角的变化是单调的。在得出切触点无干涉区域与机床转动角速度可达区域的基础上,从两个区域的交集中选取优化的刀轴矢量。如果两个区域的交集为空,则调整该点之前切触点的刀轴,从而使交集不为空。算例分析表明,所提出的运动学优化方法合理可行,能够使刀轴矢量变化均匀,充分发挥机床的性能。     

自由曲面五轴变步长数控加工刀轨生成方法

为了在满足逼近误差要求的同时最大程度减少冗余刀轨,对自由曲面提出了一种五轴变步长数控加工刀轨生成方法.首先对刀触点轨迹基于线性误差计算出初始刀触点点集,再以局部干涉调整前倾角的方式计算出无干涉刀位点和刀轴矢量;以最大非线性误差刀位处到刀触点轨迹的最小值作为相邻刀位点之间的逼近误差,并基于数据点自适应离散法计算逼近误差;...     

自由曲面三坐标加工等间距刀具路径规划

为提高自由曲面数控加工的切削效率,改善刀具的受力状态,提出了一种自由曲面三坐标加工等间距刀具路径规划方法.分析了在实际加工过程中可采用的几种刀具路径规划方法及其实现等距加工的约束条件.研究了等间距刀具路径的计算方法,并针对计算过程中出现的逼近误差校验和刀具路径延伸与裁剪问题给出了解决方法.对等参数线法和等距截面法进行了比较,表明应用该方法规划自由曲面刀具路径,可提高走刀路径对曲面形状变化的适应性和切削行间距分布的均匀性.     

基于修正等速运动规律的自由曲面多轴加工刀轴序列优化方法

针对自由曲面多轴加工中起始位置处刀具相对工件速度、加速度不为零导致的一定程度刚性冲击现象,提出了一种基于修正等速运动规律的刀轴序列优化方法,通过控制工件坐标系中决定刀具姿态的两个约束角,使之变化遵循修正等速运动规律,获得了切削行上平稳变化的刀轴序列,避免了由于起始位置处刀具相对工件速度、加速度不为零导致刀具不能精准到达后续加工位置的现象。算例分析表明,该方法能产生平稳且光滑的刀轴序列,可一定程度改善机床运动性能,提高加工表面质量。     

自由曲面加工中考虑干涉的刀具路径安排

研究了自由曲面加工中无干涉刀具路径的安排,推出了一种创新的干涉检查方法,将干涉检查和加工刀具路径安排分别进行,加快了数控加工过程,提高了精度,并将该方法应用于三种常用的刀具体,通过实例验证了本法的合理性.规划刀具路径时,先按照某个参数方向的曲率半径和最大弦偏差确定加工步长,然后再按照另一个参数方向的曲率半径和残瘤高度来确定相邻两条刀具路径间的加工步距,最后跳过识别出的干涉区域安排加工路径.     

自由曲面数控加工刀具轨迹生成的约束条件分析

在提出自由曲面数控加工过程和刀具轨迹的规划原则情况下,分析无干涉控制、恒表面速度进给、伺服能力控制和相邻加工曲线影响等轨迹控制的约束条件,实时对轨迹的生成进行系统优化控制。通过系统分析刀具轨迹生成的约束条件,为刀具轨迹优化控制提供决策,对提高自由曲面的切削质量和加工效率具有重要意义。     

曲面造型及数控加工刀具轨迹生成方法的研究

依据双三次均匀B样条曲面造型理论 ,运用等参数线加工方法 ,给出一种较为简便的曲面造型及数控加工刀具轨迹的生成方法     

自由曲面的接触式测量路径规划方法研究

在介绍接触式测量自由曲面现状的基础上，针对已知曲面的测量精度和效率问题，探讨了矩形细分和三角面片两种测量路径规划方法，并通过了仿真分析验证了方法的可行性与有效性。     

A simplified mathematical model development for the design of free-form cathode surface in electrochemical machining

High-performance machining of free-form surfaces is highly critical in automotive, aerospace, and die–mold manufacturing industries. Therefore, electrochemical machining (ECM) process has been used in such cases in that sense. The most important challenges of using ECM process are the lack of accuracy and difficulty in designing proper machining tool (cathode) surfaces. In this article, a simplified mathematical model is presented to obtain a cathode surface for ECM of free-form surfaces which have high curvatures. In this theoretical approach, the finite-element method (FEM) is used to solve the 3-D Laplace equation and to determine the potential distribution between the anode (workpiece) and cathode (tool) surfaces. A compact and simple program was developed to obtain a proper cathode surface that only requires some nodal coordinates on the anode surface and boundary conditions. In this work, a trial cathode surface is constructed for a given gap distance. For the determined ECM parameters, cathode shape that satisfies the boundary conditions is obtained for the 45^th layer. The results are compared with the literature and ANSYS Workbench for verification. The developed theoretical approach benefits simpler and faster FEM solutions, accurate cathode surface, and consequently correct form of machined surface.     

大型船用螺旋桨桨毂粗加工刀具路径规划研究

针对大型船用螺旋桨毛坯余量较大,相邻桨叶间存在重叠区,现有加工方法吊装复杂、需要二次装夹且叶根桨毂加工周期长等问题,提出了一种多轴对称加工叶根桨毂方案,并依据加工方案,应用定轴加工方法研究桨毂粗加工刀具路径规划.根据桨毂曲面特征,计算走刀行距与步长;基于定向包围盒(Oriented Bounding Box,OBB)干...