基于MasterCAM自由曲面加工刀具路径优化

为提高自由曲面数控加工的切削效率和加工精度,对自由曲面三坐标数控加工刀具路径工艺特点进行研究。分析了在MasterCAM软件内可采用的几种刀具路径规划方法及其实现的约束条件。研究了该软件内由参数线法、路径截面法和等残留高度法等三种算法生成各种刀具路径的优缺点,并根据三种算法所生成刀具路径的特点优化加工各种曲面的刀具路径。通过实例对三种算法所生成的刀具路径进行应用比较,结果表明,根据曲面形状特点合理选用及规划刀具路径,可提高刀具路径对曲面形状变化的适应性,减少残留高度,从而提高切削效率和加工质量。     

基于AKIMA插值的光学自由曲面刀具路径优化

FTS金刚石车削技术是加工复杂光学自由曲面加工的主要方法之一。为解决自由曲面难加工,效率低,插值误差波动大的问题,设计曲面离散出刀触点,采用AKIMA插值法对金刚石刀具圆弧半径进行刀具轨迹补偿,生成机床可识别的刀位点轨迹。通过MATLAB仿真实验表明,AKIMA插值法总体上更能逼近理想轨迹,虽然提出的插值方法计算相对复杂,但是插值精度显著提高,能够很好地控制曲面轮廓,保证了曲面的面型精度,同时也满足加工效率方面的要求。     

基于STEP-NC的自由曲面刀具路径生成术的研究

在详细地分析了STEP-NC程序相对于G/M代码差异及优越性的基础上,深入地对基于STEP-NC的CNC系统中关键技术——刀具路径生成技术进行了研究。本文以自由曲面为例,首先分析了自由曲面如何在STEP-NC程序的表述,然后从STEP-NC程序中提取有用的信息自动生成刀具路径,最后采用仿真来验证该方法的正确性。     

基于Hilbert填充曲线的自由曲面刀具路径规划研究

利用平面Hilbert填充曲线生成方法简单、易于控制填充疏密的优点,将其用于了自由曲面数控加工刀具路径的生成.对平面Hilbert填充曲线的生成原理进行了研究,用矩阵运算的方法生成该曲线.结合自由曲面的形成过程,提出将平面Hilbert曲线通过与曲面参数域相对应的方法映射到曲面上,进而生成加工刀具路径的思想.最后用一个具体应用实例验证了生成平面Hilbert曲线方法的正确性,和用此曲线作为数控加工刀具路径的可行性.通过与经典刀具路径生成方法比较可见该方法具有算法简单,加工余量均匀,加工效率与表面质量高的优点.     

基于支持向量机的点云曲面刀具路径规划

针对单值散乱点云曲面刀具路径规划问题,提出了一种基于最小二乘支持向量机的计算方法。在计算过程中,将点云数据向平面投影,得到二维点集。应用网格划分和边界网格内测量点高斯映射技术,提取平面区域内的边界特征点。用边界特征点定义点云曲面的实际加工区域,在此区域内规划平行等间距刀具路径。应用最小二乘支持向量机拟合点云数据,求得被加工曲面的连续表达模型,经此模型将二维刀具路径数据向三维空间映射,求出刀触点数据。将刀触点经法向偏置计算,求得刀位点。实例验证证明,该方法能较好地解决信息不完备散乱点云曲面刀具路径生成问题。      

曲面铣削中刀具路径的自适应研究

如何高效率、高精度的完成自由曲面的数控加工。是机械制造领域的研究工作者一直追求的目标,针对这一问题,提出了全曲面误差和均匀粗糙度加工的概念。建立了通实现这种加工的刀具路径自模型及其算法,分析表明：该模型所确定的刀具路径,在相同精度下可达到最高加工效率。     

球状曲面零件数控加工的刀具路径

阐述了球状曲面的数控粗，精加工的基本方法，提出了其加工刀具路径的合理组合。     

数控加工中基于自由曲面表面特性的刀具路径安排

目前CNC上的轨迹控制功能仍主要是直线和圆弧插补,因此当加工自由曲面时,大多只能采用直线或圆弧逼近算法来对曲线进行逼近处理。针对数控加工的实际需求,现在数控系统技术人员对数控机床插补器进行研究并开发出了许多曲线和曲面插补功能。基于曲线插补,在保持进给速度尽可能恒定的条件下,对刀位路径和刀位速度进行离线的曲线拟合,以便于得到用于数控加工的刀位文件。这种方法能有效解决进给速度的波动问题,并能有效压缩刀位文件。为此,提出几种算法来拟合刀位路径和刀位速度轮廓曲线。曲线和曲面插补在数控代码数据量和逼近误差方面都有较大的改善。     

基于网格曲面上空间填充曲线刀具路径生成算法研究

在细分网格曲面上,用最短哈密顿回路法通过连接网格节点去寻找最优路径,以形成填充曲线刀具路径。将空间曲面细分成有限四边形网格后,结合无向网上最短哈密顿回路求解算法,通过构建代价树的方法求解最短路径。应用了邻接矩阵的形式描述图形,及基于矩阵法数据存储的度数消减算法判断和处理图形,构建了空间网格曲面上最短哈密顿回路生成算法。通过一个曲面填充实例验证了构建算法的正确性,及用此方法生成曲面加工刀具路径的可行性。     

离散曲面慢刀伺服车削刀具路径规划

为解决离散曲面加工的难题,进行了离散曲面慢刀伺服车削刀具路径规划,研究了离散曲面的刀触点生成算法和刀位点生成算法,对比了两种刀位点速度插补算法。提出了基于Zernike多项式局部数据点拟合的刀触点生成方法和Z向刀具形状补偿方法。使用MATLAB软件以环曲面为例进行仿真,验证了该方法的正确性。通过对环曲面和渐进多焦点曲面进行刀具路径规划和加工实验,表明该刀具路径规划方法能够在避免对整个曲面进行拟合的基础上实现离散曲面的高精度加工。     

自由曲面三坐标加工等间距刀具路径规划

为提高自由曲面数控加工的切削效率,改善刀具的受力状态,提出了一种自由曲面三坐标加工等间距刀具路径规划方法.分析了在实际加工过程中可采用的几种刀具路径规划方法及其实现等距加工的约束条件.研究了等间距刀具路径的计算方法,并针对计算过程中出现的逼近误差校验和刀具路径延伸与裁剪问题给出了解决方法.对等参数线法和等距截面法进行了比较,表明应用该方法规划自由曲面刀具路径,可提高走刀路径对曲面形状变化的适应性和切削行间距分布的均匀性.     

浅析自由曲面数控加工中刀具路径规划

复杂曲面广泛应用于航空、汽车、电子等行业,所以加工制造业对于自由曲面数控技术要求越来越高,而刀具路径规划是负责曲面加工过程中关键技术之一.本文在刀具路径规划技术发展基础上,对自由曲面数控加工中刀具路径规划问题进行了分析.     

浅谈球头铣刀加工曲面时刀具路径的优化

文章首先分析了球头铣刀的铣削参数和铣削方式,其次,以平行走刀精加工刀具路径为例,从行距、步长、曲面分区加工、切入点和切出点确定、行间和层间附加圆滑转接等方面对刀具路径的优化进行了较详细的说明,文章结论对加工复杂的模具曲面有一定的指导意义.     

自由曲面加工中考虑干涉的刀具路径安排

研究了自由曲面加工中无干涉刀具路径的安排,推出了一种创新的干涉检查方法,将干涉检查和加工刀具路径安排分别进行,加快了数控加工过程,提高了精度,并将该方法应用于三种常用的刀具体,通过实例验证了本法的合理性.规划刀具路径时,先按照某个参数方向的曲率半径和最大弦偏差确定加工步长,然后再按照另一个参数方向的曲率半径和残瘤高度来确定相邻两条刀具路径间的加工步距,最后跳过识别出的干涉区域安排加工路径.     

面向能效的曲面数控加工刀具路径优化方法

刀具路径规划是曲面数控加工过程的一个重要环节,优化的刀具路径能显著提高曲面加工效率,降低机床能量消耗。通过对刀具路径优化问题的描述及其影响因素的分析,建立以机床加工效率和能量消耗为目标,以主轴转速、进给量、机床功率、主轴力矩、加工行距及表面质量为约束的刀具路径优化模型。在模型优化求解过程中,根据待加工曲面曲率半径、刀具半径及曲面加工后的残留高度,优化出合理的刀触点间距和加工行距以确定刀触点;采用自适应模拟退火遗传算法对刀触点连接顺序和方式进行优化运算,寻求最优刀具路径。通过实例加工和与传统方法的对比,验证了提出方法的有效性和实用性。     

基于STEP-NC的NURBS曲面刀具轨迹规划

为实现新一代基于STEP-NC的数控系统的实时插补与智能加工要求,设计了统一的数据结构以集成CAD/CAPP/CAM的完整信息。利用VC++6.0开发了一个基于STEP-NC的NURBS曲面信息提取算法。该算法采用KMP匹配算法对STEP-NC的信息进行提取,提取的信息存储于上述数据结构中;应用OpenGL技术对所提取的数据进行了重现,并通过等参数线法实现该曲面的刀具轨迹规划。该算法的实验表明,所设计的算法正确可信。     

倾斜曲面切削刀具

本刊1986年3月号上发表了《能提高切削效率30倍的倾曲面切削刀具》一文后,读者很感兴趣,先后有人来信或直接到编辑部了解有关该刀具的详细情况。为满足读者要求,本刊约请张少铎同志搜集有关文献,写成此文,比较详细介绍了该刀具所用刀片的几何形状、安装方法和性能特点。     

NURBS曲面五轴加工刀具路径规划技术研究

提出了基于等照度线的刀具路径规划方法,采用等照度线对曲面进行分区,根据曲面特征采用不同的刀具路径规划方法,兼顾效率的同时尽可能提高加工精度。通过加工实验与传统刀具路径规划方法进行对比,表明本方法在加工效率和加工精度方面都优于传统方法。     

基于区域划分的刀具方向控制方法

针对复杂曲面的五轴加工,提出了一种刀具方向控制的方法,并给出了相应的算法。对曲面进行三角网格划分,通过三角面片的法矢比较和面片合并将曲面划分成多个区域;构造区域单位矢量集的锥平均值,先用锥平均值代替区域的初始加工方向,再对刀具方向进行局部优化和修正。通过实例说明该方法在规划刀具方向中的应用。     

基于三弯矩法的环曲面金刚石切削刀具路径规划及其仿真分析

为解决环曲面加工困难的问题,对环曲面金刚石切削方法进行研究。在刀具路径规划中,使用了刀触点综合离散方法,该方法结合了等角度离散与等弧长离散的优点;提出了通过控制相邻刀触点间Z向距离以减小刀具的Z向移动从而提高离散精度的方法。根据加工时刀位点插补的特点,应用三弯矩法计算插补入口参数,实现插值函数的二阶导数连续。仿真分析表明,综合离散方法能够减小离散误差,使用三弯矩法进行插补计算可将最大插值误差由Hermite插值的0.35 μm减小至0.001 2 μm,效果明显。加工试验结果表明,该路径规划方法可用于环曲面的加工,且能改善工件的加工质量。