基于Gemagic、MasterCAM的CAD/CAM模型重建技术研究

Gemagic和MasterCAM是CAD/CAM工程中的常用软件。通过三坐标测量仪获取点云数据,并采用Geomagic软件重构出CAD模型;在后续加工中,使用MasterCAM软件,针对已经生成的CAD模型,分析其加工工艺要求,设置加工工艺参数,生成并且校验了刀具轨迹,最后经后置处理生成有效的数控程序,并加工出实物。     

基于ABAQUS的薄壁圆筒零件车削加工变形补偿计算

利用有限元技术提出了薄壁零件车削加工变形补偿量计算的新思路:建立了薄壁圆筒零件车削加工的三维有限元模型,结合切削力计算公式、测量点的变形数据,借助ABAQUS二次开发技术(PYTHON语言)计算刀具补偿量.首先试验加工零件,通过记录零件加工前后尺寸,可以计算出变形量,然后建立参数化有限元模型,利用ABAQUS多步计算出加工过程中刀具受力点的支反力,通过数值方法(如最小二乘法、线性回归法)归纳出切削力计算公式,最后利用Abaqus软件的数据输入输出接口,修改工件车削加工的输入参数,通过多步循环施加栽荷,计算工件的弹性变形和刀具的实际吃刀深度,即可确定刀具轨迹.试验表明:所得计算结果可以直接应用于薄壁圆筒零件加工变形补偿,实现了刀具轨迹和切削参数的优化.     

刀具补偿在Mastercam软件中的应用

在对工件的加工进行编程时,无需考虑刀具长度和切削半径。可以直接根据图纸对工件尺寸进行编程。刀具参数单独输入到一个专门的数据区,在程序中只要调用所需的刀具号及其补偿参数,控制器利用这些参数执行所要求的轨迹补偿,从而加工出所要求的工件。刀具补偿功能是数控加工中很重要的功能,最常用的是应用刀具半径补偿和刀具长度补偿来实现对加工零件的粗、精加工和返修加工。     

基于测量数据直接生成NC加工轨迹的方法研究

直接基于测量数据的数控加工技术,可以满足日益增长的产品高质量、高生产率的要求．顺应快速制造的发展趋势,具有重要的实用价值,本文对基于测量数据的NC刀位轨迹生成技术的研究状况进行了概括和总结．指出了传统的通过曲面重构方法生成刀位轨迹存在的弊端,阐述了由STL数据模型生成刀位轨迹以及直接由云数据生成刀位轨迹的关键技术,并指出了其今后的发展方向及研究重点。     

基于三维测量和混合建模的刀具三维磨损形态研究

刀具磨损部位的三维形态是研究刀具几何参数合理性、分析刀具磨损原因的重要依据。采用三维光学扫描测量技术获取磨损刀具的三维点云数据,利用实体模型与点模型混合处理技术获得刀具磨损区域的三维形态,基于3D模型和点云数据的对比获得磨损前后刀具变化色谱分析图以及偏差分析报告。给出车削硬质合金刀片的三维磨损形态分析步骤,验证方法的可行性和有效性。     

基于方向矢量的三维刀具半径补偿技术研究

刀具半径补偿技术是CNC系统中的关键技术之一,是加工轨迹插补运算的数据来源与依据。根据编程轨迹及刀具半径值规划出刀具中心的运动轨迹,尤其是轨迹转接点坐标值,是保证零件轮廓精度的必要前提。引入方向矢量的概念,提出一种基于方向矢量的三维刀具半径补偿技术,深入研究三坐标直线加工刀具半径补偿原理与实现方法;根据空间几何要素之间的位置关系,建立编程轮廓刀心轨迹的相应算法。仿真结果证明了该算法的可行性。     

自由曲面数控加工智能选刀方法的研究与开发

由于自由曲面的几何复杂性,其数控加工的刀具干涉判别和刀具选取往往依靠数控机床编程工程师的经脸,致使加工的安全性、精度、效率及可靠性得不到有效保证.采用改进的遗传算法获取自由曲面的点云数据,在自主开发的系统中重构自由曲面.研究自由曲面加工刀位面生成的几何机理,根据刀具类型和几何尺寸,自动生成自由曲面数控加工的刀位面,可视化判别是否发生刀具干涉.将改进的快速排序算法应用到智能选刀模块,通过对常用类型和尺寸的刀具进行干涉排查,在避免干涉的前提下,智能选取最优化的加工刀具.对三种加工方案进行了测试,验证了智能选刀方法的正确性.     

模具型腔数控铣削加工中的过切现象

1刀具半径补偿功能在模具型腔数控铣削(包括数控铣削加工中心,下同)加工中,数控加工程序都是按照工件实际轮廓轨迹进行编制(我们称之为编程轨迹),而不考虑实际加工过程中刀具中心的运动轨迹(称之为刀心轨迹)。由于存在刀具半径,使得刀心轨迹与编程轨迹不重合,为了得到正确的工件表面轮廓,刀心轨迹与编程之间必须用刀具半径补偿指令进行设置。数控系统的刀具半径补偿就是将刀心轨迹的计算过程由数控系统执行,编程人员假设刀具的半径为零,直接根据零件的轮廓形状进行编程,而实际的刀具半径则存放在一个刀具半径偏置寄存器中,在加工过程中,数控…     

复杂曲面等残留高度螺旋刀具轨迹生成方法的研究

复杂曲面加工中,刀具轨迹规划是数控加工技术的关键,它的优劣性将直接影响曲面加工的精度和效率。在总结等残留高度法和螺旋走刀模式的特点基础上,对等残留高度法进行改进,提出了基于等残留高度法的螺旋加工模式刀具轨迹生成方法,给出了该方法的生成刀具轨迹的流程。该方法解决了等残留高度法轨迹线零散、轨迹不光滑、不利于高速加工的缺点,实现了加工轨迹光滑连续,在确保加工精度的前提下,提高了曲面加工效率。最后,利用此方法对叶片零件加工实例进行了刀具轨迹规划,在UG加工模块中完成了加工仿真,验证了方法的优越性。     

基于残留高度约束的插刀粗加工刀位轨迹生成算法

分析了插刀加工的特点 ,针对目前插刀加工刀具轨迹计算的不足 ,提出了1种实用的残留高度约束的变步长插刀加工刀位计算方法 ,并研究了插刀加工刀具轨迹中的分层处理、边界处理、刀具轨迹的优化生成方法     

汽轮机叶片多轴加工工艺与检测技术的研究

根据汽轮机叶片的结构特点,针对加工和检测中的难点,阐述使用UGNX 8.5软件的多轴加工功能对汽轮机叶片进行刀轨规划、生成、仿真以及后处理的方法。使用三维激光扫描技术对加工完成的零件进行扫描获得点云数据文件,采用逆向软件Geomagic对点云数据进行处理,输出曲面模型,进而与叶片理论模型进行整体匹配,从而检测零件是否满足设计精度要求。该加工与检测方案实用性强,具有一定的参考价值。     

基于三维图像处理的车刀磨损缺陷检测方法研究

针对目前车刀磨损检测中所获取的二维图像处理无法提取车刀磨损区域三维特征的问题，提出一种基于结构光投影技术的方法，提取车刀磨损区域三维特征信息。对获取的信息进行分割，分离车刀中的垫片点云和刀头部分点云；然后对垫片点云进行最小二乘拟合平面处理，将拟合的平面与刀头部分点云进行最大距离求解，并用标准量块进行实际物理距离换算；最终获得刀头的最大实际磨损量，为工人更换刀头提供数据参考。实验结果表明：在对车刀进行磨损区域量化处理中，该方法可以获取车刀刀头的具体磨损量值，且具有较高的精度和较低的经济成本，该系统的误差小于0.05 mm,可满足实际生产需求。     

Dispersed grinding wheel profiles for accurate freeform surfaces

Dispersed grinding wheel profiles are proposed to replace its ideal ones for planning 3D tool paths in CNC grinding. Its advantage is to register irregular and discontinuous grinding wheel profiles and directly eliminate their form-truing error for the accurate freeform surfaces of a large-size workpiece. First, the actually form-trued grinding wheel profiles were dispersed to be a tool point cloud by rotating the measured 2D wheel-section profile points; then a discrete-form algorithm was constructed to plan 3D tool paths on the base of a mutual-tangency between tool point cloud and workpiece point cloud; finally, the effects of discrete-form variables such as wheel spacing angle, lattice grid size and searching interval were investigated on discrete-form accuracy and efficiency. It is shown that the discrete-form algorithm may improve the form accuracy of ground freeform surface by about 37% compared with a normal-form algorithm. In discrete-form algorithm, the discrete-form accuracy increases and the discrete-form efficiency greatly decreases with decreasing wheel spacing angle, lattice grid size or searching interval, but the discrete-form error may converge to the wheel-section profile error. It is confirmed that the lattice grid size in 0.5 mm and a large searching interval may be employed to enhance the discrete-form accuracy and efficiency simultaneously.     

复杂箱体零件的激光扫描测量与模型重构

复杂箱体是一种制造难度较大的重要零件,逆向设计技术可以有效缩短复杂箱体零件的设计周期、降低生产成本,箱体的数字化测量是逆向设计的关键技术之一。在对复杂箱体进行数字化测量时,选用了转站方式的激光扫描测量方法。箱体外表面的点云数据可以通过激光扫描测量直接获得;箱体内腔形状复杂,难以测量,通过将石膏灌入箱体内腔,待石膏冷却成型后取出石膏,测量石膏外表面获得石膏外表面点云数据。计算出石膏质心,将石膏表面点云依照石膏材料的收缩率进行以质心为中心的缩放处理,反求出箱体内腔表面的点云数据,最后利用特征点匹配的方法将复杂箱体的外形点云数据和内腔点云数据融合,形成完整的箱体点云模型。根据点云完成了复杂箱体零件的三维数字模型的重构和精度评价。     

基于逆向工程的航空发动机叶片数字化建模

航空发动机叶片作为飞机发动机的关键部件之一,其修复质量的好坏直接影响着飞行安全。研究利用扫描获取的点云数据实现高压叶片面形数字化建模的方法。采用依曲率变步长的方法取得叶片的边界点,利用三次B样条曲线对边界点进行拟合得到发动机叶片的包络线,并利用该包络线和精简过的数据点云对发动机叶片进行数字化三维建模。建模结果表明,利用该方法建立出的发动机叶片模型具有良好的光顺性及精确性。     

基于WebGL的焊接机器人仿真及多层多道路径规划

针对中厚板机器人焊接运动仿真、多层多道路径规划等需求,开发了一种基于Web GL的开放的机器人焊接离线编程系统.首先搭建了基于激光视觉传感的机器人MAG焊接系统,接着利用Java Script,Web GL等技术搭建了仿真平台,通过传感器获取焊道的三维点云数据,利用点云处理技术对焊道特征信息进行提取,在此基础上,进一步提出了对20 mm厚的开V形坡口钢板的多层多道路径规划策略,最终完成了V形坡口4层10道的焊接实验.结果表明,该系统对机器人焊接自动化、智能化关键技术提供了可靠的实现途径.     

Corner rounding of linear five-axis tool path by dual PH curves blending

The widespread linear five-axis tool path (G01 blocks) is usually described by two trajectories. One trajectory describes the position of the tool tip point, and the other one describes the position of the second point on the tool axis. The inherent disadvantages of linear tool path are tangential and curvature discontinuities at the corners in five-axis tool path, which will result in feedrate fluctuation and decrease due to the kinematic constraints of the machine tools. In this paper, by using a pair of quintic PH curves, a smoothing method is proposed to round the corners. There are two steps involved in our method. Firstly, according to the accuracy requirements of the tool tip contour and tool orientation tolerances, the corner is rounded with a pair of PH curves directly. Then, the control polygon lengths of PH curves are adjusted simply to guarantee the continuous variation of the tool orientation at the junctions between the transition curves and the remainder linear segments. Because the PH curves for corner rounding can be constructed without any iteration, and those two rounded trajectories are synchronized linearly in interpolation, which makes this smoothing method can be applied in a high efficiency way. Its high computational efficiency allows it to be implemented in real-time applications. This method has been integrated into a CNC system with an open architecture to implement on-line linear five-axis tool path smoothing. Simulations and experiments validate its practicability and reliability.