盘铣刀铣削螺杆数控编程中干涉检验方法的研究

在使用盘铣刀采用无瞬心包络方法铣削螺杆时，由于盘铣刀空间结构的特殊性以及螺杆空间曲面的复杂性，加工时容易发生盘铣刀的侧刃将已经加工好的螺杆曲面再切削即发生了干涉的现象．为了避免实际加工中干涉带来的不必要经济损失，在使用盘铣刀的数控加工自动编程系统开发研究中，干涉的判定是非常重要的工作，它可以在工件加工前利用计算机先检验工件加工过程是否会发生干涉，取消试切．在大量实践的基础上，提出了使用盘铣刀铣削螺杆数控加工的几种有效的干涉判定方法，这些方法既可以定性地判定是否发生了干涉，也可以判定在具体在哪个位置发生了干涉，定量地计算出于涉量的大小，经实际验证这些方法是非常有效的．     

柱形棒铣刀铣削锥形螺杆的切削形面产生机理

为了采用柱形棒铣刀实现几何形状较复杂部件螺杆挤出副的高精度铣削加工,根据刀具与工件的空间几何关系,利用柱形刀具截面与工件的实际切削点建立数学模型.经过理论分析推导出在开槽和精加工时由柱形棒铣刀所铣削的实际螺旋形面,说明了其为近似倒锥形而非圆柱形,进而提出了由反求计算校正铣刀摆角的方法,并通过实际试切实验验证了理论分析的正确性.该方法可用于实际切削加工前的计算,以正确确定刀具摆角,有效提高锥形螺杆曲面的加工精度和效率.     

圆柱铣刀数控加工曲面误差分析

开发了利用圆柱铣刀数控加工曲面的后置算法和自动编程软件，分析了利用圆柱铣刀加工曲面时走刀路线与加工误差的关系以及加工干涉判断方法．     

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．     

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。     

用遗传算法求解表面间的最小有向距离

在复杂曲面数控加工的刀具轨迹计算和刀具干涉检查中，需要求解刀具表面和工件表面之间的最小有向距离.为此，以最小有向距离原理为基础，利用遗传算法可以全局寻优的有点，结合五点寻优算法，对遗传算法进行了改进.通过嵌入局部优化复制算子，按计算进程控制交叉位串，引入禁忌搜索算法等方法提高遗传算法的收敛速度，以此来求解刀具表面和工件表面之间最小有向距离.此算法应用于复杂螺杆数控加工的自动编程系统开发中，取得了较好的效果.     

雕塑曲面多轴加工的干涉处理

论述了雕塑曲面多轴数控加工图像编程系统 GNCP/SS 的干涉处理技术.对多轴端铣、侧铣加工中的干涉现象进行分析,提出了一种以临界约束和刀具与曲面最近距离监视为基础的防干涉方法,该方法能自动确定刀轴方向并获得最大切削效率、另外,还对多轴加工中刀轴变化产生的非线性误差进行了分析,提出了以对分插值区间为基础的补偿方法.这些方法在实用中取得了满意的干涉处理效果.     

基于遗传算法的无干涉刀位轨迹计算

无干涉刀位轨迹的生成是复杂曲面数控加工编程中的核心问题.以最小有向距离原理为基础，通过对遗传算法进行改进，采用实数编码，引入局部最优徘徊策略和小生境遗传算法思想，充分发挥其全局寻优的特点，获得无干涉刀位轨迹.将其与局部寻优算法得到的刀位轨迹进行比较，可以确定加工中的欠切区域和欠切削量.该方法不仅可以在数控加工中生成无干涉刀位轨迹，而且可以为后续补充加工提供编程数据，在复杂螺杆数控加工的自动编程系统中应用，稳定可靠，收敛性好，计算效率较高.     

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。     

汽轮机叶片圆环形盘铣刀包络铣削方法

为提高汽轮机叶片的加工效率,缩短汽轮机生产周期,在分析汽轮机叶片曲面构成及其加工方法的基础上,提出了采用圆环形盘铣刀包络铣削汽轮机叶片曲面的新方法.利用定向最小距离原理,对圆环形盘铣刀包络加工刀触点和刀具轨迹进行计算,研究了刀触点的计算模型和计算方法.采用该加工方法后,刀具轨迹行程相对于采用球头铣刀包络加工时有明显缩短,在提高叶片加工效率方面作用明显.研究内容为汽轮机叶片专用数控机床和叶片抛光机的设计提供了理论参考.     

闭式叶轮铣削加工干涉自修正轨迹规划算法

针对目前绝大部分商用CAD/CAM软件在刀具轨迹规划过程中只能检测干涉碰撞的发生、而无法自动生成无干涉碰撞刀具轨迹的问题,提出了一种干涉碰撞自修正算法.该算法提取避让几何体边界,利用配置空间理论把提取的避让几何体边界映射到二维配置空间中,将三维空间中的干涉碰撞问题转化到二维空间中,并利用空间分区二叉树、多边形偏置等算法,解决了自动修正干涉碰撞处刀具姿态的问题.应用该算法生成了闭式叶轮流道的刀具轨迹,从刀具轨迹规划的效果上看,提出的算法确实避免了闭式叶轮刀具轨迹规划过程中干涉碰撞的发生.     

异形螺杆加工过程三维动态仿真技术研究

为了避免或减少试切法在实际加工过程中造成的大量人力和物力的浪费，利用三角形图元造型实现了数控机床加工异形螺旋杆的仿真过程，提出了基于定义高度缓冲区的工件表示方法和简化模型，以此为基础建立了刀具与工件曲线的求交算法,以最小有向距离原理为依据提出了仿真加工过程中的干涉判定算法,分析和实验证明了上述两种算法具有良好的时间和空间复杂性.最后，利用C++和OpenGL实现了具有干涉判定功能的三维仿真系统.该系统不仅实现了较快的仿真加工速度,而且其图形具有相当强的真实感,它使整个复杂的螺杆加工过程从参数输入、刀具选择、干涉判定、插补计算、三维仿真到数控程序生成和控制加工完善地结合起来.     

NC 铣削加工过程的仿真及其实现

目的研究NC (Numerical Control) 铣削加工过程的动态仿真及其实现方法. 方法基于光线投射的原理,采用将刀具与工件离散的方法,实现了 NC 铣削加工过程的动态仿真. 结果该方法不仅能检测出加工中可能出现的干涉与碰撞,同时也能验证刀位轨迹对理想曲面的逼近误差. 结论该方法成功地实现了 NC 铣削加工过程的几何仿真,对于工艺的仿真有待于进一步研究.     

数控加工仿真中干涉检验仿真模型的简化

在数控加工过程中,受干涉检验的仿真模型经过适当简化后,可以抽象为数学模型,进而较大的减少了计算量.本文以Windows98为应用平台,以Visual C 6.0和OpenGL为开发工具,给出了一个铣刀与压板夹具之间的干涉判别实例.     

装配式成形铣刀刀刃曲线研究

装配式成形铣刀由于其可调性和可换性等优点,在加工复要曲面中得到广泛应用,而铣刀刀刃曲线设计正是装配式成形铣刀设计的技术难点。难过分析铣刀刀刃曲线的几何性质,推导出它的数学方程,进而求取刀片中心位置坐标,完成刀刃曲线的计算机辅助设计,利用该原理制作的装配式成形铣刀修整的机车轮缘踏面轮廓,完成符合要求,比传统的车削修整提高工效两倍以上。     

基于无瞬心包络法的采油螺杆泵螺杆成型铣刀设计

研究加工采油螺杆泵螺杆成型铣刀的设计方法.通过对采油螺杆泵螺杆形状和工作原理的分析,建立螺杆螺旋面方程.利用无瞬心包络法和成型铣刀廓形设计原理,从成型铣刀与螺杆工件的相对运动关系出发,推导出具有恒定后角的铣刀刀刃廓形方程.在此基础上设计出加工螺杆的专用成型铣刀.铣刀采用刀头与刀架分离结构,降低了铣刀的生产成本,延长了铣刀的使用寿命.该方法设计的铣刀适用于在普通螺杆铣床上加工采油螺杆泵的螺杆,不仅降低了螺杆的加工成本,而且提高了螺杆的加工精度和效率.     

移动热源在旋风硬铣丝杠温度场仿真中的应用

在旋风铣削加工滚珠丝杠过程中,丝杠上的温度场分布随着热源的螺旋移动而不断变化。为了真实地模拟铣削热源的螺旋移动,本文采用了ANSYS命令流编制参数化程序,主要包括不同温度时自然对流系数的计算、表面效应单元的应用、端面网格划分扫掠实体的建模以及利用APDL中的DO循环嵌套实现周期性循环加载等关键技术,研究了滚珠丝杠铣削加工中的温度场分布,为进一步分析计算滚珠丝杠铣削过程中的热变形误差提供了理论依据。     

Tool wear performance and surface integrity studies for milling DD5 Ni-based single crystal superalloy

Based on the results of slot milling experiments on the DD5 Ni-based single crystal superalloy(001) crystal plane along the [110]crystal direction, in this paper, efforts were devoted to investigate the tool wear process, wear mechanism and failure modes of the physical vapor deposition(PVD)-AlTiN and TiAlN coated tools under dry milling and water-based minimum quantity lubrication(MQL) conditions. The scanning electron microscope(SEM) morphological observation and energy dispersive X-ray spectroscopy(EDX) elements analysis methods were adopted. Moreover, under the water-based MQL condition, the surface integrity such as surface roughness, dimensional and shape accuracy, microhardness and microstructure alteration were researched. The results demonstrated that the tool edge severe adhesion with the work material, induced by the high Al content in the PVD-AlTiN coating caused the catastrophic tool tip fracture. In contrast, the PVD-TiAlN tool displayed a steady and uniform minor flank wear, even though the material peeling and slight chipping also occurred in the final stage. In addition, due to the high effective cooling and lubricating actions of the water-based MQL method, the PVD-TiAlN coated tool demonstrated intact tip geometry; consequently it could be repaired and reused even if the failure criterion was attained. Moreover, as the accumulative milling length and the tool wear increased, all indicators of the surface integrity forehand were deteriorated.     

驱动式滚切铣削机理分析及其刀具

为了对驱动式滚切铣削及驱动式滚切铣刀进行深入研究,在充分分析滚切加工特点的基础上,提出了以滚切速率比表征滚压和切削的比例关系,结合滚切速率比对驱动式滚切铣削的加工表面质量、刀具后刀面接触滑动速率、驱动式滚切铣削的铣削力的机理进行了研究。得出了驱动式滚切铣削本身特有的切削规律,并依据这些规律提出了驱动式滚切铣削加工的硬件实现形式“内驱动式滚切铣刀”。结果表明：内驱动式滚切铣刀(又称难加工材料专用铣刀)既能够根据待优化参数的要求在机加工前调节滚切速率比的值,又能够在机加工过程中保持调节好的滚切速率比的值稳定,相对传统的自滚切刀具具有很强的优势。