浅谈粗铣轮廓加工的“排刀”方法

粗铣轮廓时的排刀方法是数控教学难点内容,学生不易理解,实际应用中易出错。结合《数控加工编程与操作》课程的教学实际,对排刀方法进行了有益的探索。主要阐述了粗铣安排走刀路线应考虑的问题,分别按型腔和凸台给出了走刀路线的画法、基点坐标的计算方法,并对一个实例进行详细的工艺分析后给出其排刀加工的程序。     

叶片高速铣多轴编程技术的研究

根据叶片几何模型特点和高速切削工艺特点,从螺旋铣切削轨迹、回转式进退刀轨迹、高速切削参数三个方面进行高质、高效的叶片多轴高速切削加工轨迹研究,设计出叶片螺旋铣高速切削多轴编程算法,提高了叶片加工质量和效率。     

叶片造型网格扭曲的校正方法研究

叶片曲面造型中的网格扭曲严重影响其性能，使得叶片数控加工质量降低。本文分析了叶片造型扭曲的原因，提出了一种叶片造型网格扭曲的校正方法。详细论述了叶片截面线数据点离散、截面数据点参数域变换、近似弧长参数化等关键问题的解决措施，通过在叶片高效螺旋铣数控编程中的应用实例，对本方法进行了验证。结果表明：本方法能有效地消除叶片造型中的网格扭曲现象，显著提高叶片曲面的品质和数控加工质量。     

吸氧呼气面罩橡胶模主要零件加工工艺

吸氧呼气面罩橡胶模的下模、中模和上模由多个复杂曲面组合而成,通过对其曲面形体和粗糙度的分析,中模和上模型面采用数控粗铣、精雕的加工方法。下模曲面圆角半径小,型腔深度深,为了避免下模在加工过程中立铣刀细长而导致振刀和让刀现象,对下模型面先进行数控粗铣,然后采用电火花加工,最后抛光,下模、中模和上模的形状和尺寸均符合三维造型与粗糙度要求。     

五坐标侧铣数控加工计算方法

本文介绍了五坐标侧铣数控加工中的切削宽度计算公式及插补段内加工误差计算公式,并对其刀轴控制方法进行了详细的分析,给出了刀位计算公式,最后举例说明了切削宽度、加工误差及走刀步长的计算方法。     

船用螺旋桨数控加工干涉仿真及刀轴方向控制技术研究

干涉检测是螺旋桨数控加工中的关键问题,如果在加工过程中发生干涉,会破坏机床甚至造成重大损失。基于UG软件,构建了螺旋桨加工仿真平台,利用该平台进行螺旋桨加工过程仿真和干涉分析;在虚拟环境中,检验数控程序是否干涉;针对虚拟仿真过程中发现的发生干涉的刀位点,反复自动调整刀轴矢量,计算出无干涉刀轴矢量数据,优化数控程序,以避免干涉碰撞,提高了数控程序编程效率。     

自由曲面数控加工走刀方向的优化研究

走刀方向对数控加工的效率有重要影响，尤其对于多曲面拼接自由曲面不规则轮廓区域的数控加工。针对现有自由曲面数控加工过程走刀方向优化研究存在的问题，提出了基于曲面数控加工区域划分的走刀方向优化策略，建立了简化的刀具轨迹计算模型和加工时间模型，并用实例加以验证，取得了满意的效果。     

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.     

MasterCAM在叶片泵数控加工中的应用与开发

刀位轨迹计算是叶片数控加工的关键.采用MasterCAM软件平台,基于其二次开发接口C-HOOK,以Visual C 为开发工具,以非交互方式实现了泵叶片数控加工中刀位轨迹生成的模板化.提高了叶片型面数控加工编程的效率.     

螺旋锥齿轮端铣加工刀位计算方法（英文）

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。     

五轴联动刀轴矢量插补优化算法

目的研究解决五轴联动机床旋转轴角度采用线性插补方式生成的加工轨迹,导致刀具姿态偏离所设计的理想平面,引发刀具姿态误差的问题,减少非线性误差,提高零件表面质量。方法首先对旋转轴角度线性插补方式引发刀具姿态误差的原理进行了分析,提出了一种刀轴矢量插补优化算法。然后在线性插补的基础上,根据提出的刀轴矢量插补优化算法保证首末点间的刀轴插补矢量始终位于首末刀轴矢量所构成的平面内,实现刀具姿态优化,并在MATLAB中对线性插补和矢量插补优化两种方式进行仿真分析,观测出对应方式下刀轴插补矢量的空间位置。最后利用叶片试件在AB型转台摆头类型机床上进行仿真和加工验证,对比两种刀轴矢量插补方式仿真数据。结果在VERICUT同等条件下仿真,刀轴矢量采用线性插补时,叶片进出汽边误差值分别为-0.218 66 mm和-0.312 58 mm;刀轴矢量插补优化后,叶片进出汽边误差值分别为-0.095 46 mm和-0.099 05 mm。刀具姿态经过插补优化算法后,叶片进出汽边的过切值明显降低。结论刀具姿态经过插补优化算法后,叶片过切值的大小和数目明显减少,使得非线性误差明显降低,从而提高了零件表面质量。     

数控刻楦中刀轴矢量平滑化及仿真

为了解决数控刻楦中刀轴矢量方向相对鞋楦表面法向频繁变换而造成冲击或发生干涉等问题,提出一种刀轴矢量平滑化插值方法。在确定刀触点的情况下,根据鞋楦表面的微分几何性质确定刀轴矢量方向。采用空间矢量光滑插值方法获得一系列中间位置刀轴矢量使刀轴变化较均匀：根据鞋楦误差要求,采用几何变换方法分析切削工步的起始和结束刀触点处的刀轴矢量变化状况。据此估计刻楦误差。以某规格鞋楦数控刻制过程为例对刀轴矢量光顺化方法进行仿真。结果表明,该方法可以避免刀轴方向频繁变换,并有效地提高加工精度。     

Feedrate scheduling for indexable end milling process based on an improved cutting force model

In CNC machining, an optimal process plan is needed for higher productivity and machining performance. This paper proposes a mechanistic cutting force model to perform feedrate scheduling that is useful in process planning for indexable end milling. Indexable end mills, which consist of inserts and a cutter body, have been widely used in the roughing of parts in the mold industry. The geometry and distribution of inserts compose a discontinuous cutting edge on the cutter body, and tool geometry of indexable end mill varies with axial position due to the geometry and distribution of inserts. Thus, an algorithm that calculates tool geometry data at an arbitrary axial position was developed. The developed cutting force model uses cutting-condition-independent cutting force coefficients and considers run out, cutter deflection, geometry variation and size effect for accurate cutting force prediction. Through feedrate scheduling, NC code is optimized to regulate cutting forces at given reference force. Experiments with general NC codes show the effectiveness of feedrate scheduling in process planning.     

Effect of tool setting error on the topography of surfaces machined by peripheral milling

In peripheral milling operations, errors in the tool setting on the spindle create roughness heterogeneity bands on the milled surfaces. This represents a defect in the appearance of the surfaces that cannot be ignored when surfaces have to meet high aesthetic requirements. Although the existence of these bands has been reported long ago, a quantitative evaluation has not been made so far.This paper presents a new model that allows the prediction of bands generated on surfaces machined by peripheral milling. This model accounts for tool setting errors: cutter parallel axis offset and cutter axis tilt. Through the proposed model, the effects of tool setting error, cutter geometry and feed, on band position, width and roughness are evaluated. Cutting tests were carried out to validate the model predictions and it was found that model predictions on band position and width agreed reasonably well with experimental results.     

数控加工仿真中自由曲面的碰撞干涉检验

碰撞干涉检验是数控加工仿真的主要目的之一.文章解决了数控加工仿真中的自由曲面碰撞干涉的问题:把碰撞干涉分为四种情况,对其分别提出不同的检验方法,并阐述了具体的解决方案.这些方法对3-5轴数控机床均适用.其中提出的刀具与曲面全局干涉的检查算法解决了求曲面到刀具最小距离的问题,即根据曲面到刀轴最小距离判断刀具是否与曲面发生干涉.     

Cutting force prediction in ball end milling of sculptured surface with Z-level contouring tool path

This paper presents an approach to predict cutting force in 3-axis ball end milling of sculptured surface with Z-level contouring tool path. The variable feed turning angle is proposed to denote the angular position of feed direction within tool axis perpendicular plane. In order to precisely describe the variation of feed turning angle and cutter engagement, the whole process of sculptured surface milling is discretized at intervals of feed per tooth along tool path. Each segmented process is considered as a small steady-state cutting. For each segmented cutting, the feed turning angle is determined according to the position of its start/end points, and the cutter engagement is obtained using a new efficient Z-map method. Both the chip thickness model and cutting force model for steady-state machining are improved for involving the effect of varying feed turning angle and cutter engagement in sculptured surface machining. In validation experiment, a practical 3-axis ball end milling of sculptured surface with Z-level contouring tool path is operated. Comparisons of the predicted cutting forces and the measurements show the reliability of the proposed approach.     

局部刀具轨迹平滑过渡方法的研究

当三轴机床沿线性轨迹运动时,其速度、加速度以及跃度在过渡点是不连续的,直接影响刀具的运动状态,从而降低曲面的精度。提出一种优化方法,通过在刀尖点相邻的线性位置插入三次B样条,从而获得满足误差限制条件、能够实现在连接点三阶连续的的最优刀具位置点样条曲线。通过该方法,可以使刀具在拐角处圆滑过渡,同时保持速度、加速度连续,避免刀具在拐角处产生接刀痕迹。最后通过一大拐角的实验证明该方法相对于传统的线性插补可以提高产品的加工质量。     

硬岩掘进盾构机刀圈的热处理

采用电渣重熔、多向锻造和超细化处理对刀圈用H13钢的微观组织进行了优化,并对优化后的H13钢进行了常规热处理,分析该钢硬度与冲击韧性之间的关系,据此对H13钢刀圈进行弹硬热处理。结果表明:经弹硬热处理后,刀刃形成回火马氏体组织,硬度提高至59 HRC;刀座形成回火托氏体组织,硬度降低为44 HRC,冲击吸收能量升至23.5 J,实现了高硬刀刃与高弹刀座的性能配合,进而使刀圈具有收缩回弹的弹性特点,显著提高刀圈的使用寿命与破岩效率。     

基于Matlab的双螺杆压缩机转子盘形铣刀数字化设计方法

双螺杆压缩机螺杆成形铣刀设计计算过程中涉及到隐函数和三角函数等非线性方程,在现场实际应用中求解方程较为复杂而耗时,直接影响刀具设计的精度和效率.提出选取适当的数值求解方法来求解非线性方程已达到数字化设计铣刀的目的.以改进后的SRM型线为实例,应用Matlab进行快速准确的求解,得到一系列有效的离散点数据,以达到数字化表示刀具刃形的目的,方便采用AutoCAD或Pro/E绘制刀具结构图,是螺杆型面铣削刀具数字化设计的一种精确而快捷的方法.