基于双样条拟合的五轴插补算法

五轴加工在精加工中应用越来越广泛,在某些加工应用中如果直接采用单样条曲线拟合,会在插补时出现加工速度及加速度难以调控的情况.而采用双样条拟合可以实现刀位文件里刀轴矢量与刀尖点坐标的分开计算,使得在不损失拟合精度的同时,还能有效改善加工时刀具的运动学表现.通过采用双样条拟合方法对S样件的加工进行仿真研究,采用B样条最小二...     

涡壳点阵式子午面型线编程点坐标的辅助计算

由于无法直接确认涡壳点阵式子午面型线加工刀具的刀尖半径补偿量,难以进行人工编程。使用Creo软件构建型线点阵坐标的型线后,通过偏移型线构建坐标点,再使用Creo软件的孔表基准点功能,能够快速完成编程点坐标的计算。     

数控车床刀尖高度对零件加工精度的影响

卧式车床采用的加工方式是“切削→测量→再切削→再测量”的方式,零件精度通过反复的测量得以保证,而数控车床采用“对刀→加工”的方式,零件的精度主要靠对刀来保证。在卧式车床上加工零件,若刀尖点高度低于零件中心高,对加工零件的尺寸影响并不大,因为最终的尺寸是通过测量来保证的;而在数控车床加工中情况则不一样。本文就数控车床加工中刀尖点高度对零件加工精度的影响进行研究,分析刀尖点高度对零件尺寸精度和形状精度的影响。     

数控车床的简易对刀方法

为了能在数控车床上准确加工出合格的零件,我们必须先设置程序原点。所谓的程序原点就是编制零,件程序的起始点。加工零件时,先由操作者进行对刀,以设置程序原点。原始方法如图1。根据所设置的原点。调整好刀尖位置,用一个程序段输入刀尖的x及y坐标数值,数控系统读入坐标系设定的程序段。例:     

数控车床刀尖半径补偿功能失效时的编程

我公司的部分国产数控车床在生产加工过程中经常出现刀尖半径补偿功能失效或采用刀尖半径补偿加工圆弧不准确问题 ,经过多次修理问题都得不到解决 ,因此笔者编写了一套不采用刀尖半径补偿的加工程序 ,采用这套程序加工产品质量非常稳定。如图 1所示需要加工一个轴头 ,轴头上有圆弧、台阶及锥面 ,加工刀具的刀尖圆角半径为ｒ ,刀尖圆角中心的运动轨迹为 :Ｐ′1(直线 )Ｐ′2 (圆弧 )Ｐ′3(直线 )Ｐ′4 (直线 )Ｐ′5(直线 )Ｐ′6。各点的坐标为 (Ｐ′4 、Ｐ′5的坐标计算见图 2 ) :　　Ｐ′1(Ｌ4 ,Ｄ3 2ｒ)　Ｐ′2 (Ｌ3 Ｒ ,Ｄ3 2ｒ)Ｐ′3(Ｌ3 …     

数控机床刀具半径补偿功能的应用研究

数控车削加工是以假想刀尖进行编程,而切削加工时,由于刀尖圆弧半径的存在,实际切削点与假想刀尖不重合,从而产生加工误差。为满足加工精度要求,又方便编程,需对刀尖圆弧半径进行补偿。本文对刀尖半径补偿的概念,刀尖方位的确定、补偿方法和参数设置进行了介绍,同时阐述了刀尖半径补偿的过程,就应用过程中出现的问题加以介绍。     

摆动式飞剪机构的运动学分析与仿真优化

以摆动式飞剪机构为研究对象,利用闭环矢量法分析其运动学模型,建立了上、下刀尖点的位移方程,由此可通过求导方便地得出上、下刀尖点的速度和加速度方程。为直观地显示上、下刀尖点随曲柄转动的变化,通过Matlab平台编制程序绘制了上、下刀尖点的位移-曲柄转角曲线图,并依据所建立的运动学优化模型通过进一步的编程对摆动式飞剪机构的关键尺寸进行了优化,得出了一组关键尺寸的最优值。同时,在机械系统多体动力学仿真软件Adams中建立了摆动式飞剪机构的三维模型,进行运动学仿真和关键尺寸优化,结果与Matlab得出的结论一致,验证了理论分析的正确性。     

华中数控卧式四轴机床坐标系自动补偿研究

针对卧式四轴机床无刀尖点跟随功能的情况下,无法实现产品在转台任意位置进行坐标系自动补偿的问题。通过分析刀尖点跟随原理,结合机床结构及坐标系变换后机床任意点坐标与机械坐标系的变换关系,编制坐标系自动补偿宏程序,开展基于NX的后处理开发研究,在NX编程平台中以事件形式驱动后处理,完成坐标系自动补偿宏程序的自动输出,实现华中数控卧式四轴机床坐标系自动补偿,实现产品在机床工作台任意位置的加工,提高四轴数控机床的适用性。     

刀尖圆弧半径补偿指令在数控车削加工中的应用

编制数控车床加工程序时,理论上是将车刀刀尖看成一个点,如图1a所示的A点就是理论(假想)刀尖点。该点是编程时确定加工轨迹的点,数控系统控制该点的运动轨迹。但实际加工中的车刀,由于工艺或其他要求,刀尖往往不是一个理想的点,而是一段圆弧,如图1b(图1b是图1a的放大图)中的BC圆弧。实际加工中,所有车刀均有大小不等或近似的刀尖圆弧,假想刀尖在实际加工中是不存在的,所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖圆弧半径(车刀刀尖圆弧所构成的假想圆半径b图中的r)进行补偿,仅按照工件轮廓编制的程序来进行加工,势必会产生加工误差。图1假想刀…     

和图法分析刀尖安装方向对产品轮廓的影响

数控车床都是针对车刀上固定不变的理想刀位点进行编程 ,但车刀在实际切削过程中 ,切削点是在刀尖圆弧上变化 ,因此造成过切或欠切。过切或欠切量随程序圆弧 ,刀尖圆弧半径、刀尖的安装方向变化。其中刀尖安装方向由刀尖圆弧圆心Ｏ到理想刀位点Ａ有 8种 (见图 1)。下面用作图法分图 1　刀尖圆弧圆心与理　　　想刀位点的关系　析在加工圆弧时 ,刀尖安装方向对产品轮廓的影响。　　一、车刀的切削过程由于数控车床是通过控制Ｘ轴、Ｚ轴两丝杠来控制整个刀具在平面内运动 ,其执行的程序是对理想刀位点Ａ编制的。当刀具上的Ａ点以Ｏ为圆心 ,Ｒ…     

一种借助有限元传热仿真的刀尖点切削温度精确测量方法

切削热是金属切削加工中的重要物理现象,特别是刀尖点温度对于切削研究具有重要的参考价值,但是现有的切削温度测量方法很难实现对刀尖点切削温度的精确测量。本文提出一种人工热电偶法和有限元传热仿真相结合测量车削刀尖点温度的方法,并利用专业切削仿真软件进行验证。研究表明这种方法准确可靠,为研究车削过程刀尖点温度提供了新的测量方法。     

简易数控车床精车圆弧和锥体的编程方法

许多简易数控车床没有刀尖圆角半径补偿功能，为了在这些车床上不按等距线编程就能精确车出圆弧和锥体，可采取如下办法。一、理论刀尖点由于在加工零件时，一般都是先车一刀外圆，测量外圆的实际尺寸，由此确定车刀在X方向的位置。然后车一刀端面，测量该端面到坐标原点的距离，以确定车刀在Z方向的位置。所以，把与刀尖圆角相切，且分别与X轴、Z轴相平行的直线的交点A，定义为车刀的理论刀尖点（见图1）。如果车内圆、外圆、端面、台阶时，按理论刀尖点A沿着工件轮廓移动而编程，就可以车出工件的精确轮廓。二、车回角（见图2）设圆弧B…     

辛普森积分法在双NURBS曲线随动插补中的应用

提出一种精确计算插补步长的双NURBS曲线随动插补算法。首先由曲面数控加工的离散刀位数据分别拟合出刀尖点和刀轴点NURBS曲线,并建立两条曲线插补参数间的随动关系模型;然后采用辛普森积分法计算出曲线的总弧长,进行插补运动的加减速规划;再以刀尖点NURBS曲线为基准确定插补参数,采用辛普森法确定各插补周期的进给步长及插补点坐标;最后依据随动关系模型获得刀轴点NURBS曲线对应的插补参数,完成曲面加工刀路规划的刀具位姿插补。仿真实验表明,与同一参数插补法相比,参数随动法可以获得更加稳定的等距效果,便于实时控制插补过程中的刀轴位置和姿态。     

准确测算数控车削刀尖圆弧半径

车削对刀时总是以刀尖圆弧上在X、Z方向相应的最凸出点为准，而实际切削点却是刀尖圆弧上与被加工表面相切的那一点，它会随锥面半锥角。值的变化而变化，并由此造成实际加工锥面对编程锥面的偏移。按照测量工艺与数控系统、加工对象相结合采取的对策，在工件上加工出一个锥面及辅助面，只要测量出有关尺寸，即可准确计算出车刀刀尖圆弧半径值，并进行了相应的论证。     

数控车削加工中刀尖圆弧半径补偿有关问题

编制数控车床加工程序时，理论上是将车刀刀尖看成一个点，如图1a所示的P点就是理论刀尖。但为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗糙度值，通常将刀尖磨成半径不大的圆弧（一般圆弧半径R是0．4～1．6mm之间），如图1b所示X向和Z向的交点P称为假想刀尖，该点是编程时确定加工轨迹的点，数控系统控制该点的运动轨迹。然而实际切削时起作用的切削刃是圆弧的切点A、B，它们是实际切削加工时形成工件表面的点。很显然假想刀尖点P与实际切削点A、B是不同点，所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖圆角半径进行补偿，仅按照工件轮廓进行编制的程序来加工，势必会产生加工误差。     

大离轴量非球面反射镜的加工方法

为了改进大离轴量非球面反射镜加工方式,降低外界因素导致的反射镜面型误差,以及提高效率,本文基于慢刀伺服技术提出一种适用于大离轴量、且不受车床加工口径限制的刀具路径规划方法。以离轴反射镜坐标平移变换的方式,将镜面外边缘与车床主轴中心之间的距离控制在车床加工半径内,减少刀具离轴量和加工区域。坐标平移后的反射镜以主轴中心为原点,多个与之相同的反射镜均匀分布在圆周上,形成一种切削区和过渡区并存的离轴阵列样式。建立样条和正弦混合插值方程,以刀具在边缘切削点的Z向切削速度和切削加速度连续无突变为前提,补正过渡区刀具路径。最后通过实验分析证明:在整个加工区域,过渡区和切削区刀具路径平滑连续,Z轴和C轴平稳运行,加工精度达PV0.4波长@632.8 nm。通过坐标平移的方式,可以有效降低刀具离轴量,补正的刀具路径保证了车床的平稳运行,满足大离轴量的非球面反射镜加工,且一次加工可完成多个反射镜,加工精度和效率高。     

新型5轴混联加工单元的后置处理算法

5轴混联加工单元因其高刚性、快速响应及灵活调姿等优点,已被视为复杂铝合金结构件高效加工的一种替代方案。后置处理是改善此类装备加工能力的重要环节。以一种新型5轴混联加工单元为研究对象,提出一种可提高其加工件表面质量的后置处理算法。首先,基于B样条曲线构造一种双参数曲线插补算法,进行刀尖和刀轴轨迹的光顺处理,并采用参数同步化保证刀尖点与刀轴点的同步插补。其次,通过推导混联加工单元的速度映射模型,构造驱动轴的速度分配算法以确保刀尖进给速度的稳定性;接着,运用混联加工单元的位置逆解与速度分配策略,将其末端的进给速度、光顺处理后的刀尖插补点及刀轴插补点转换成驱动轴的位置与速度运动控制点集,实现混联加工单元刀具轨迹的后置处理;最后,基于前期开发的实验样机开展一组S形试件的切削实验,验证所提后置处理算法的有效性。     

基于跳度约束的连续短线段高速加工运动学平滑算法

针对连续短线段刀具路径加工过程中,机床进给轴速度和加速度突变引起刀具振动,影响加工质量等问题,提出适用于高速、高精数控机床的新型运动学平滑算法。对连续短线段刀具路径,利用跳度约束加速度曲线,对其附加速度、加速度、位移边界条件,并结合最大轮廓误差和驱动器的运动学限制,推导出拐角处的最佳转接速度和短线段路径的最大进给速度,实现进给轴速度和加速度平滑转接。通过实验对比直线型加减速算法验证分析表明,在加工具有29个拐角的连续短线段刀具路径时,加工时间减少了11%,刀具路径达到G3连续,速度曲线达到G2连续,加速度曲线达到G1连续,有效减少了刀具振动,提高了加工质量。     

刀尖圆弧半径对数控车床加工精度的影响

《机械制造》1999年第11期曾刊登》刀尖圆弧半径对数控车床加工精度的影响》,我们最近恰巧也遇到了有关圆弧加工问题,作为一种特殊情况,该文没有提到,在此作以介绍,以供编程时参考。我们加工如图１所示的工件,其加工表面为半径较小的圆弧形,按普通加工圆弧的方法编程,结果得到了如图２所示的形状,与理论形状相差很大。无论怎样调整刀具和尺寸,都得不到满意的结果。后经过分析研究,发现还是刀尖圆弧的问题。一般在确定刀尖位置坐标时是让刀尖与某一外圆面和某一端面接触来分别确定该刀尖的Ｘ值视刀尖为一个纯粹的尖点,如图３。当…     

基于Pro/Engineer和MATLAB凸轮配气机构的运动仿真

通过对内燃机配气凸轮机构工况条件的分析,在MATLAB中利用凸轮理论曲线函数编辑程序,生成二维坐标下的凸轮坐标点,并在Pro/Engineer中建立配气机构模型并对其进行运动仿真分析,得到内燃机气门运动的位移、速度和加速度曲线,进行凸轮的优化设计。