自由曲面数控加工刀位轨迹与加工精度的研究

自由曲面数控加工刀位轨迹规划与加工精度的控制,是计算机辅助制造(CAM)必须要解决的问题。由于自由曲面加工的数控程序是由序列线性插值的刀位构成的,在确定走刀步长和切削行距时必须考虑线性逼近误差和残留高度(或过切量)。论述了立铣刀用于较小曲率曲面加工时刀位轨迹的生成方法,切削步长和立铣刀铣削时后跟角的计算方法,给出了立铣刀过切干涉检查方法,直接给出了加工微分几何结构不同的曲面时,影响加工精度的接刀刀痕高度的数学表达式,用图表达了4个给定的切削行距时,接刀刀痕高度与刀具半径的比值与铣刀倾斜角(后跟角)的关系。     

自由曲面等粗糙度数控加工刀具路径规划

从自由曲面数控加工特点和工程应用需要出发，提出了基于等粗糙度原则的刀具路径规划方法。与其它刀具路径规划方法相比，能够进一步提高零件的加工精度，省去其它后续精加工工序，缩短加工时间，节约加工成本。在计算刀具路径时，将空间点的计算映射到平面参数域内进行，保证了算法的稳定性、可靠性。     

多圆角相交曲面的构造和NC加工刀位数据计算

圆角曲面的各种构造方法产生的刀位轨迹不同，使加工出的产品和设计结果有较大的偏差．从微分几何角度研究了等半径和变半径圆角面的半径变化形态、圆角面的参照几何元素、圆角面的封闭端的位置，以及封闭面的几何属性，建立了单元圆角面的方程并给出其约束条件，讨论了多圆角相交面的产生方法。针对双圆角和三圆角相交面讨论了过渡面的控制方法，用混合有理Bezier插值方法求得了双圆角和三圆角相交面的方程，研究了圆角面数控加工中的等距面求法，据此计算出圆角面加工刀位数据。最后以一电气柜凸模圆角的加工为例说明了本方法的正确性。     

数控加工中刀心轨迹的新算法

引入了加工零件方向性的概念，建立了数控加工中各种形态刀心轨迹的数学模型，应用矢量代数、微分几何、复交函数等理论，提出了一种数控加工轨迹的新算法，其结果可用Ｃ语言以图形方式在微机上动态地显示出来．     

鞋楦数控加工中基于曲面离散生成刀轨的方法

从基于曲面离散点的角度，研究了在鞋楦的数控加工中无干涉刀具轨迹生成的方法。主要处理过程如下：1）鞋楦曲面离散点的获取，将曲面按精度要求离散成点，由这些点阵信息代替曲面信息；2）刀位点的计算，对每一初始刀位点，检查刀具是否与曲面的离散点产生干涉，若产生干涉，就沿刀轴方向退刀来消除干涉；3）对刀位路线进行规划，生成刀具轨迹，由试验结果可知，该算法精度较高，已用于鞋楦的数控加工。     

航空发动机复杂曲面零件数控加工刀具轨迹规划研究分析

整体叶盘等复杂曲面零件是航空发动机中的核心零件,其数控加工技术中的关键是刀具轨迹的规划技术.本文针对当今国内外复杂曲面的数控加工刀具轨迹规划的研究现状和发展进行了分析.主要对复杂曲面数控加工中三种主要刀具的轨迹规划进行了对比分析,并对刀具轨迹规划中的关键技术进行了分析,包括：轨迹拓扑、轨迹参数、干涉避免和刀轴控制的算法理论和适用特点,并对刀具轨迹规划中的曲线插补和刀具组合方向进行了分析和展望,为后续研究提升零件数控加工效率和质量打下了基础.     

自由曲面加工刀具路径轨迹规划算法研究

作为自由曲面加工技术的重点环节,有关自由曲面加工刀具路径轨迹规划算法的研究一直备受关注。因此,本文对多刀具组合算法、等弓高误差变步长算法、等残余高度线算法和样条曲线插补算法这几种较为有效的算法进行了研究,从而提高曲面加工的效率和质量。     

一种自由曲面设计和数控加工编程的方法

总结了常用自由曲面设计的通用公式,采用FORTRAN语言编制了有关设计计算及接口软件,借助AutoCAD软件的有关功能,完成了适用于微机的从自由曲面设计到数控加工程序自动编制和软件系统。举例证明了本方法的可行性和实用性。     

基于精确曲面裁剪模型的刀位算法研究

在精确曲面模型对零件表面的表示是准确的这一理论基础上完成了刀位的准确计算，改变了过去刀位数据的生成是在近似模型的基础上完成的状态研究并重新构造了精确曲面裁剪模型的数据结构、裁剪原理．提出了基于参数域的刀位规划和基于实空间的刀位规划概念．并构造了一个基于精确曲面裁剪模型的刀位生成方法库．     

数控加工刀具轨迹的生成

利用计算机自动生成刀具轨迹,对数控加工三维实体零件来讲是至关重要的。本论文介绍了生成三种刀具轨迹的算法,并且给出用立铣刀代替球铣刀加工实体零件时刀具中心轨迹的计算公式。论文中利用 B 样条理论生成边界曲线,采用给定四条边界线创成 Coons 曲面片的方法拟合零件表面。     

曲面加工中进刀策略的自适应研究

通过对自由曲面数控加工中残留高度的分析,得出结论：用球铣刀加工曲面时,理论粗糙度与铣刀半径、表面曲率、参数曲线斜率等有关。在此基础上, 提出了基于参数曲线曲率的自适应进刀方法和全面曲面的等误差、均匀粗糙度加工概念,建立了能实现这种加工的进刀策略模型及其算法。分析表明：该模拟所确定的进刀路径,在一定精度下效率高于等步距方法。     

数控加工的轨迹生成方法研究与应用

本文以封闭槽的加工为代表，在对ＡｕｔｏＣＡＤ的功能进行补充完善的基础上，论述了在ＡｕｔｏＣＡＤ中，各种加工类型的轨迹生成原理及实现算法，该方法的实现对于以ＡｕｔｏＣＡＤ为平台的ＣＡＤ／ＣＡＭ应用系统具有重要参考价值。     

数控刻楦机加工的刀位计算

使用三维离散法造型技术描述鞋楦 外轮廓表面，介绍了数控刻楦机的加工原理，对加工过程中的刀位点确定进行了详细的算法分析，从空间解析几何的角度出发，为刻楦机建立了空间坐标系，推导出铣刀施转包络面的空间方程，根据鞋楦加工特征提出最小距离法，并将其应用到鞋楦刀位点的计算中，最终加工出来的鞋楦精度和光洁度均达到常规制度楦要求。     

数控加工中刀触点轨迹的连续性及其应用

在分析国内外关于自由曲面数控加工中刀位点轨迹生成算法的基础上,提出了一个关于刀触点轨迹连续性的命题并加以证明,对各种形式的刀具与工件的几何特性进行了分析,阐述了该性质在改进刀位点轨迹算法中的应用方法,通过在“最小有向距离算法”中应用表明,该性质对于提高计算速度和精度方面都具有重要意义。     

双三次均匀B样条曲面造型原理在曲面数控加工中的应用

依据双三次均匀B样条曲面造型原理，运用参数线加工方法及MATLAB程序设计语言生成了曲面的造型程序及刀具的数控加工轨迹，实践证明这是一种较为简便的曲面数控加工方法。     

自由曲线、曲面的等距算法及其在数控加工中的应用

推导了NURBS曲线、曲面及其等距曲线、曲面的各阶导矢以及曲率计算,分析了参数曲线、曲面的线性插值误差,讨论了插值等距曲线、曲面上点的采样原则及B样条形式表达的插值曲线、曲面的求解。最后提出了三轴联动行切(NC)加工的刀位计算方法。     

NURBS自由曲线、曲面的等距算法及其在数控加工中的应用

推导了NURBS曲线、曲面的各阶导矢、等距曲线曲面的各阶导矢及其曲率的计算公式，分析了参数曲线曲面线性插值误差，讨论了插值等距曲线曲面上点的采样原则，B样条形式表达的插值曲线曲面的求解方式以及减少B样条形式表达的插值曲线曲面的数据冗余的方法，最后将上述理论应用于两轴联动行切加工的刀位计算。     

提高车削几何精度的数控修正加工

探讨了在数控车削加工中,如何提高零件几何精度的措施及其应用。通过提高原车床纵向、横向平行度以及被加工零件的垂直度等方法,提高加工零件的几何精度,此举虽不能将被加工零件的几何误差予以根除,但足可使其大为降低,在数控加工的实际应用中,可使零件加工精度和几何精度达到或超过机床的控制精度;对于旧机床的加工效果,则更为显,对于数控铣削加工亦如此。     

水轮机叶片的五轴数控加工工艺规划及轨迹优化

针对大型水轮机叶片的五轴联动数控加工要求,制定出适合国内技术条件的工艺规划。提出在计算叶片五轴联动加工刀位时采用等残余高度刀位规划,并考虑三维非线性误差来计算走刀步长的刀位轨迹生成策略。为了避免刀具后跟角干涉的要求,提出根据叶片的曲面性态分析来确定叶片五轴联动加工中的刀轴控制和刀位轨迹优化计算方法。将该方法与CAM软件结合,用于大型混流式和轴流式叶片数控加工,结果表明：该方法既能严格控制加工误差,又要能提高加工效率。