经济型数控车床上成形面零件的加工

对于无循环指令的经济型数控车床加工成形面零件，通过合理规划刀具加工路径可以既方便地加工出成形面零件，又相对简化了程序，同时提高了生产效率和加工质量。     

基于遗传算法的刀具路径优化排布方法

为缩短数控(NC)加工时间和提高加工效率，提出了一种新的基于遗传算法的刀具路径优化排布方法.该方法以加工代码分析为基础，将刀具路径分解为一系列切削路径组和对应的辅助运动路径，根据加工类型将切削路径细分为开放式切削路径和封闭式切削路径.构造了一种新的分段染色体模型，将染色体分为主节和附加节，用不同的编码方法对开放式切削路径和封闭式切削路径进行编码表示.采用改进的遗传算法，对分组后的切削刀具路径进行优化运算，得到了刀具路径排布的近似最优解.实验结果表明，该方法具有良好的优化效果，可以明显缩短辅助运动路径的总长度，减少加工时间.     

基于模板轨迹映射的叶轮流道拟三角型高效路径规划方法

整体叶轮的制造技术是衡量一个国家制造能力的重要标志,其制造过程涉及复杂自由曲面加工,而刀具路径规划是自由曲面加工的关键问题之一。针对整体叶轮流道加工的刀具路径规划,提出一种基于参数域模板轨迹映射的拟三角型高效路径规划方法。核心思想是通过在参数域定义模板形式的加工轨迹,借助参数域到物理域的映射模型,将模板轨迹映射到物理域来计算实际加工的走刀路径。首先,利用变形映射技术,建立参数域到物理域的映射模型,并给出参数域模板形式走刀轨迹的映射方法;然后,在参数域中确定叶轮流道的清根边界,并定义叶轮流道的拟三角型模板轨迹;最后,以某叶轮为例,计算了叶轮流道加工的拟三角型刀具路径,并将该方法的刀具路径计算时间与传统的等距偏置方法进行对比,结果表明提升了45%的计算效率,为叶轮零件数控加工刀具路径的快速获取提供了一种新方法。此外,进行了仿真与实际加工验证,结果表明叶轮流道表面的实际切痕形状呈拟三角型形状,说明所提出的走刀轨迹规划方法是有效可行的。     

Tricept型并联机床曲面加工的刀轨规划

研究了Tricept型并联机床采用平底刀加工曲面时的刀轨规划问题. 首先简要地介绍了机床的结构组成,并对机床的逆运动学及其位姿作业空间进行了分析. 在此基础上,给出了刀具干涉检验及刀具位姿作业空间检验的有效算法. 借助于传统五坐标数控机床曲面加工的等残高刀轨路径生成方法,提出了适用于Tricept型并联机床的刀轨规划算法.     

基于物理学的铣削过程仿真关键技术

为了预测零件加工变形，基于铣削加工有限元理论，构建了基于物理学的铣削加工过程仿真环境，研究了刀位轨迹离散、材料去除、网格自适应生成及动态网格数据维护等关键技术的处理.针对刀具的每次进给运动，系统自动检测刀具和工件毛坯网格相交的区域，通过网格自适应求精、粗化和删除以及有限元分析计算，模拟真实的铣削加工过程.该仿真环境可综合考虑加工参数、刀具路径等因素对零件加工变形的影响，优化加工工艺，保证加工精度.     

氧化锆义齿铣削工艺参数优化及其加工实验

为合理选择初次烧结氧化锆陶瓷义齿在铣削加工时的工艺参数以及加工路径规划方式,以提高加工效率及质量,建立以提高材料去除率和降低表面粗糙度为目标的函数,采用理想点法、最小偏差法和线性组合法,优化出精加工阶段的工艺参数;以磨牙冠表面加工为例,采用UG CAM系统规划刀具加工路径,粗加工采用型腔铣,精加工分别采用固定轴铣中的曲面铣削往复模式、区域铣削跟随周边模式及区域铣削往复模式3种规划方法.实际加工结果对比表明:在相同工艺参数及刀具条件下,区域铣削往复模式规划方法加工得到的牙冠表面质量最好.     

基于刀具实际廓形的刀位轨迹计算方法

为解决由于刀具磨损和制造误差对复杂曲面精加工的影响,根据刀具的实际廓形计算刀位轨迹,首先利用机器视觉测量系统检测刀具的廓形,从而获得实际刀具曲面,然后采用自适应等参数法规划加工路径,最后利用最小有向距离原理和曲面空间离散的方法计算刀具曲面和工件曲面的最小有向距离,通过调整刀具位姿,使刀具的刀触点恰好在工件的理论面上,从而得到优化的刀位轨迹。实验表明,采用这种轨迹计算方法编制的数控加工程序能够加工出满足精度要求的曲面。     

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。     

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。     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一。作者基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系，提出几何误差的控制方法。基于刀具与工件的五维包络运动分析，对五轴联动加工中影响较大的非线性误差进行较为严格的计算，提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差。对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析，并提出有效控制几何误差的方法和措施。文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算，已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中，在满足精度要求下，加工叶片的效率有明显的提高，表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差。     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一。本文作者基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系，提出几何误差的控制方法。基于刀具与工件的五维包络运动分析，对五轴联动加工中影响较大的的非线性误差进行较为严格的计算，提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差。对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析，并提出有效控制几何误差的方法和措施。文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算，已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中，在满足精度要求下，加工叶片的效率有明显的提高，表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差。     

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。     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一。本文基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系，提出几何误差的控制方法。基于刀具与工件的五维包络运动分析，对五轴联动加工中影响较大的非线性误差进行较为严格的计算，提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差。对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析，并提出有效控制几何误差的方法和措施。文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算，已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中，在满足精度要求下，加工叶片的效率有明显的提高，表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差。     

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。     

STL数据模型粗加工刀具轨迹生成

提出了以顶点偏置算法和分阶段偏置几何体的方式生成适合于三轴数控铣削加工中基于环形刀(filled-end mill)的粗加工刀具轨迹的方法.首先生成一个偏置环形刀圆角半径距离的STL偏置模型,并用水平切平面切割偏置模型;然后在切平面内偏置截交线来确定加工区域,并规划刀具轨迹;最后把每一层面上的刀位轨迹按zig-zag方式连接构成整体加工轨迹.算法应用实例表明:该算法不仅计算简单,而且生成的刀具轨迹可完全避免干涉.     

可转位球头立铣刀最大进给量算法

基于可转位球头立铣刀的几何造型，建立了最大进给量计算的数字模型。该模型可容易地计算出使用该种刀具加工时的最大进给量，从而避免了刀具的损坏，并保证了被加工件的表面质量。     

球头铣刀高速铣削铝合金表面粗糙度研究

球头立铣刀铣削曲面时，刀具轴线与工件曲面法线之间的夹角对工件表面质量及刀具寿命有着重要影响，通过对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的倾角研究，提出了调整刀具和工件之间的加工倾角，有效改善切削条件的策略；通过高速铣削铝合金表面粗糙度的实验研究，获得了进给量、切削速度以及进给方向对高速铣削铝合金表面粗糙度的影响规律，对高速铣削参数以及刀具切削路径的优选具有一定的指导意义．     

基于虚拟加工的数控程序优化方法

提出了基于虚拟加工的刀具路径优化、切削参数优化和误差补偿的数控程序优化方法,开发了用于数控程序优化的应用系统.应用实例表明:加工效率和加工精度得到了提高,加工过程也得到改善.     

基于B3样条曲线的数控加工刀位轨迹计算的研究

为解决自由曲线（面）数控加工刀具轨迹规划问题,采用B3样条进行轨迹规划.为了解决刀尖与刀心的误差补偿问题,采用等距曲线,推导等距B3样条插值算法.运用该方法加工出来的凸轮精度高,光滑性好.实例说明B3样条曲线同样能达到自由曲线（面）数控加工中要求的精度及光滑性,且计算量小.     

双曲型叶片的数控加工模型研究

给出双曲型点构成的叶片工作面的解析方程，并用主曲率方法给出了刀具参数、数控加工中的步长和行距的定量计算模型，最后用等螺距叶片工作面算例验证本文所供方法不但确保了叶片工作面造型精度，而且大大地提高了加工效率。