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.     

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.     

数控加工干涉检验的新算法

提出一种干涉检验的新算法－－点到曲面距离法。通过计算刀盘上刀尖轨迹圆上的任一点到理论曲面的距离来检验刀具与被加工曲面是否存在干涉且计算出干涉量的值，大大提高了计算效率。     

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.     

3-UPU并联机床关于3D自由曲面刻字的计算机辅助几何法

基于一种新的计算机辅助变量几何法,以新型3-dof（3自由度）3-UPU并联机床为对象,加工具有任意复杂形状的工件以及在任意3D自由曲面或平面上刻字。通过几何约束和尺寸驱动技术,先建立3-UPU并联模拟机构,再构造任意3D自由曲面和刀具轨迹的引导平面,与3-UPU模拟并联机构合成,得到用于加工任意3D自由曲面的模拟并联机床。给定加工路径,各驱动杆长和动平台的位置能自动求解出来。通过解析的方法验证对比,得出计算机辅助变量几何法不仅简单直观,而且省去了大量的编程计算。     

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。     

一种新型五轴并串联机床的工作空间分析

针对6自由度Stewart型并联机床工作空间小的问题,提出一种新型5自由度并串联机床,该机床由一个2-TPR/2-TPS空间四自由度并联机构串联一个可转动的部件组成,具有空间三维移动和两维转动5个自由度.介绍了该机床的结构布局特点,用解析法推导了位置反解方程和输出参数间的解耦关系.采用数值分析的方法生成了该机床的工作空间,分析了结构参数的变化对工作空间的影响.分析的结果表明,该机床机床结构简单,其工作空间较Stewart型并联机床工作空间大,能够完成对具有空间复杂曲面的工件的加工.同时也为该机床的进一步设计和研究提供了理论依据.     

基于ANSYS的新型3-TPS并联机床静刚度分析

目的对新型3-TPS并联机床进行刚度计算和分析，找出不同型位下该并联机床刚度的变化规律和特点，使机床避免薄弱环节，以提高在高刚度下工作机床的加工精度．方法对并联机床刚度进行理论建模，找到对该并联机床静刚度产生影响的因素，然后应用有限元分析软件ANSYS对不同型位下、不同方向上的刚度进行仿真和计算．结果在同一位姿下，沿着Z轴方向刚度较大；在不同位姿下，极限位置的刚度最小；变形最大处在动平台与平行机构相连的铰链连接处；平行机构的变形量比较大．结论沿主刚度方向的刚度比其他方向大，远离极限位置可以提高刚度，并联机构的薄弱环节在动平台与平行机构联接的铰链处，平行机构的刚度将对整机刚度有很大的影响．     

CNC机床图形编程中二维零件的刀具轨迹算洁

ＣＮＣ（计算机数字控制）机床图形编程中,刀具轨迹算法最为关键．本文针对二维轮廓零件的加工特点,利用图形编程理论,提出了一种ＣＮＣ机床加工中二维零件的刀具轨迹算法：根据刀具偏置方向确定刀心坐标点,再采用零圆弧等距法得到二维零件轮廓的等距线．这种算法通用性好,算法简单．     

切触在侧铣加工叶轮直纹面上的应用

提出用侧铣方法加工叶轮曲面的切触理论,按接触条件确定刀具圆柱表面与工件的相对位置,按切触条件确定刀具的相对姿态。介绍了叶轮抛物面叶片表面的加工计算算例,其加工计算方便,加工效率高。相比于端铣加工,可大幅度减小切削余量。     

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.     

Continuity control method of cutter posture vector for efficient five-axis machining

During five-axis machining of impeller, the excessive local interference avoidance leads to inconsistency of cutter posture, low quality of machined surface and increase of processing time. Therefore, in order to improve the efficiency of five-axis machining of impellers, it is necessary to minimize the cutter posture changes and create a continuous tool path while avoiding interference. By using an MC-space algorithm for interference avoidance, an MB-spline algorithm for continuous control was intended to create a five-axis machining tool path with excellent surface quality and economic feasibility. A five-axis cutting experiment was performed to verify the effectiveness of the continuity control. The result shows that the surface shape with continuous method is greatly improved, and the surface roughness is generally favorable. Consequently, the effectiveness of the suggested method is verified by identifying the improvement of efficiency of five-axis machining of an impeller in aspects of surface quality and machining time.     

基于极坐标投影法的五轴加工刀具路径生成法

针对五轴加工中刀具矢量变化较大且易产生干涉的问题,提出了基于极坐标投影法的五轴加工刀具路径生成法。利用微分几何理论计算得自由曲面的法矢、主曲率及其极值,利用极坐标投影法获得刀轴矢量,并求得可能的干涉区域;应用等距偏移曲面法计算出曲面数控精加工刀位数据,并通过控制切削残留高度的方法求得切削行距。结果表明,极坐标投影法可以得到无干涉的五轴加工刀位数据,并可以获得均匀变化的刀轴矢量。     

汽车覆盖件模具的非球头刀宽行加工方法

汽车覆盖件模具型面一般是由大面积平坦面和一定陡立面结合的构成的自由曲面.针对汽车覆盖件模具粗加工及半精加工中球头刀效率低的问题,将非球头刀的宽行加工应用于汽车覆盖件模具粗加工与半精加工过程,在工艺上使用环形刀加工陡立面,高进给铣刀加工平坦面的组合加工方式来代替普通球头刀加工,论述了高进给铣刀在加工平坦类曲面中的优势,提出了平底类刀具铣削平坦凹曲面的最小曲率半径判定原则,并对环形刀和高进给铣刀铣削区域内的刀路轨迹进行优化.最后,在三轴数控机床上进行了实验验证,实验结果表明:宽行加工工艺与球头刀加工相比可提高加工效率44.75%.     

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.     

面向XYZ-3RPS混联机床的后置处理算法

针对现有的后置处理系统无法直接生成混联机床数控指令的问题,以XYZ-3RPS混联机床为模型,研究适合该加工装置的后置处理算法.对混联机床的结构以及后置处理过程进行分析,提出后置处理的关键算法:包括工件坐标系下刀位数据的双直线插补算法,机床坐标系下刀位数据的逆解算法以及混联装置的干涉检查算法,对不满足条件的刀位点进行相应的处理,实现将刀位数据文件转化为混联机床的驱动文件.叶片和球面加工实例验证了算法正确性和有效性.