数控仿真系统中碰撞干涉算法研究

碰撞干涉检验是数控仿真的主要目的之一。本文把碰撞干涉分成了4种不同的情况,对不同的情况提出了不同的检测方法,对刀具的切削部分及非切削部分和工件表面的干涉作了详细的分析,提出并求解了曲面到刀轴线的最小距离,并以此作为碰撞干涉的依据。     

一种圆环面刀具五坐标端铣加工局部干涉检测算法

对圆环面刀具五坐标端铣加工复杂曲面的特性进行了深入分析.在此基础上,提出了一种快速的局部干涉检测算法,首先计算圆环面刀具圆环面的环心圆到工件曲面之间的最小距离,然后将该最小距离与圆环面刀具的圆角小半径进行比较,以实现对局部干涉的判断,并通过调整刀轴矢量对发生局部干涉的刀位进行处理.算例表明,所提出的干涉检测不仅正确稳定,而且具有很高的效率.     

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.     

基于改进遗传算法的刀具干涉检查算法研究

针对复杂螺旋面数控加工中的刀具干涉问题进行了研究,以最小有向距离理论为基础结合改进的遗传算法,将刀具干涉检查问题转化为求取目标函数的全局最优值问题,以此来进行干涉判断.通过螺杆加工实验,验证该算法的可行性与有效性.     

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。     

加工中心路径干涉问题的解决

刀具路径干涉问题一直是数控加工中的难题.通过对数控加工中一个实际零件的路径干涉问题进行分析,从PowerMill自动编程生成的加工程序入手,找出了产生干涉的原因,并提出了解决该问题的办法.     

五坐标加工中使用坐标内插法控制刀具轴向研究

在五坐标加工中,刀具轴向的剧烈变化很容易伤到被加工零件的曲面,因此对刀具轴向的控制就变得尤为重要.为了解决这个问题,文章提出一种控制刀具轴向光顺变化的方法,使得刀具轴向对被加工曲面几何的表现不敏感,避免刀具轴向的剧烈变化,从而达到了提高加工精度和效率的目的.最后通过实验验证了本方法在曲面加工精度上的有效性,以及达到避免刀具与零件之间干涉的目的.     

复杂曲面数控加工刀具轨迹的生成技术

复杂曲面的数控加工中,刀具的运动轨迹是影响加工质量和效率的一个重要因素.本文讨论了刀具轨迹的生成方法、步长计算、行距确定和干涉检测与处理等关键问题.     

数控铣床虚拟装配建模及其加工仿真研究

为有效预防数控加工中机床、刀具、夹具相互之间的干涉碰撞问题,通过基于虚拟样机技术的数控机床虚拟装配建模方法确定了数控铣床的虚拟装配体.借助于UG/ISV加工仿真模块,建立了数控铣床虚拟加工环境,并进行了加工过程仿真.仿真结果证明该虚拟装配建模方法可行,加工仿真可有效判断机床工艺系统的相互干涉问题.     

Feedrate scheduling for free-form surface using an NC verification model

This paper describes feedrate scheduling for a free-form surface using an NC verification model that can describe the actual cutting motions. This is important from the viewpoint of verification of the free-form surface and feedrate scheduling in the same simulator. In this paper, feedrate scheduling is conducted using the chip volume per tooth and per NC block using an NC verification model in order to obtain a constant chip load. A strategy for generating new NC commands at a set number of rotations between two existing NC blocks with a constant chip volume per tooth is proposed. The travel length of acceleration/deceleration is compensated in generating a new NC command in an NC block. Chip loads for feedrate scheduling are rapidly obtained in all tool paths considering surface curvature, feedrate, and cusp height formed by the previous tool path. Experiments validated that the presented feedrate scheduling obtained a constant chip load in all tool paths by inserting new NC commands in the existing NC file.     

叶片螺旋铣加工刀位计算研究

研究了航空发动机叶片叶身部分的螺旋铣数控加工过程,推导出了用于多坐标数控铣加工的叶片刀位点计算公式。根据叶片特征和数控加工理论,详细讨论了叶片前后缘头加工过程中的刀位计算方法和缘头边界判别方法,有效地避免了缘头处的刀具啃切和刀轴晃动现象。本文的刀位计算方法在叶片螺旋铣加工实践中取得了良好效果,提高了叶片生产效率,降低了生产成本。     

螺旋锥齿轮端铣加工刀位计算方法

针对螺旋锥齿轮在数控加工中心上加工效率低的问题,提出利用盘状铣刀对螺旋锥齿轮进行端铣的加工方法.由螺旋锥齿轮齿面及刀具的几何特征,调整铣刀与被加工齿面的相对位置,使齿面与刀具包络面的法截面相对法曲率最小,增大切削带宽,同时控制刀轴矢量调整切削深度避免加工干涉.最后将规划的加工刀位转化到数控机床轴上,利用VERICUT进行加工仿真验证该方法的可行性与正确性.     

Machineability in NURBS interpolator considering constant material removal rate

Increasing demands on precision machining of three-dimensional free-form surfaces have necessitated that the tool move smoothly and at varying feedrates. To achieve this, parametric interpolators, such as the Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS) interpolator, have been introduced in CNC machining systems. Such interpolators reduce the data burden in the Numerical Control (NC) code, increase data transfer rate into the NC controller, and finally give smooth motion while machining. In this research, a new concept to control cutting load in a NURBS interpolator based on the degree of curvature was tried. This protects the cutting tool and improves machineability. To prove the system, cutting force and surface topography were evaluated. From the experimental results, the interpolator is adequate for machining a free-form surface.     

模具数控磨削技术开发研究

研究了模具研腔的数控磨削加工技术,开发了安装于数控铣床主轴上的Ｔ／Ｄ牵引驱动增速装置和各种ＣＢＮ磨头,利用开发的增速器和ＣＢＮ磨头可进行平面、斜同、竖直面及空间自由曲面的磨削加工,为在ＮＣ机床和加工中心实现一次装夹完成模具的铣削和磨削加工提供了新的工艺装备和工艺条件。     

基于反求工程的自由曲面数控加工

介绍了以反求工程为技术支撑的自由曲面数控加工的基本原理和全过程，并对其中的数字化扫描、CAD建模及刀具轨迹生成等关键技术作了进一步的分析。最后描述了采用逆向工程技术进行国际象棋的棋子——马从模型到成品零件数控加工的实例。     

一种快速求取空间点到曲面最短距离的算法

求空间点到曲面的最短距离是CAD/CAM重要内容之一,它的准确性与效率直接影响系统的可靠性与实用性.通常可以采用穷举法或目标优化的方法,但对于复杂曲面数据量较大,计算工作量较大,不能满足快速高精度的要求.文章提出一种快速实用的算法,具有较高的稳定性和可靠性.该算法首先将曲面划分网格,求空间点到网格节点的距离,距离最短者作为迭代初始曲面点,然后再进行迭代精确计算.与常规方法相比,该算法计算效率高、精度易于控制,并通过实例验证了算法的有效性.