五轴联动数控机床非线性误差的研究

五坐标插补过程中,旋转轴运动的影响使实际刀位运动偏离编程直线,产生了非线性误差。在深入分析双摆头五坐标机床运动原理和非线性误差的产生机理的基础上,介绍了一种集成RTCP(旋转刀具中心点)功能的插补算法。RTCP功能可使数控系统自动对旋转轴的运动进行实时线性补偿,从而保证插补点始终位于编程轨迹上。通过MATLAB仿真计算验证了该算法可以有效减小非线性误差。     

基于重复控制器的双直线电动机伺服系统同步控制

在许多加工应用中,通常需在有限行程中作连续的周期运动,所以要考虑对周期性轨迹的跟踪和对周期性扰动的抑制.为此,文章针对双直线电动机的周期运动特性,在考虑跟踪性能和稳定性的基础上,采用主从控制和重复控制相结合的策略保证两电动机同步运动并且补偿了周期性误差.仿真结果表明,所提出的控制方案是十分有效的,既保证了双直线电动机的同步运动,又显著地减小了系统的跟踪误差,从而达到快速跟踪和稳定的目的.     

机械装备制造业中刀具全寿命周期管理的研究

文章丰富和完善了刀具全寿命周期管理的理论,将刀具的管理覆盖到从刀具入库到机加工车间机床上使用以及刀具下线后再次入库或者刃磨直至报废的全寿命周期管理.文章详细的论述了刀具全寿命周期管理中的刀具库存管理、刀具使用流程管理以及刀具计划调度管理等功能模块.并提出基于刀具理想切削过程的刀具成本核算的具体算法以及采用计算刀具剩余磨损寿命这一途径来预测刀具剩余寿命状态的方法.     

三坐标直线加工的刀具半径补偿原理研究初探

运用向量代数和空间解析几何的方法,初步探索了球形刀三坐标直线加工的三维刀具半径补偿原理,具体对直线与直线的各种过渡转接情况进行了详细分类与说明,同时建立了相应的处理算法.本原理研究对实现空间刀具半径自动补偿具有积极的指导意义.     

面向芯片封装的冗余驱动T型XY运动系统的研制

面向芯片封装设备对高速高精度的需求,提出了一种多直线电机冗余驱动的T型XY运动系统.T型XY工作台以单直线电机作为Y轴动力源,双直线电机作为X轴动力源,并配以高分辨率、高精度的位置检测元件和控制系统,共同组成T型运动系统.叠加式的机械结构设计使得工作台尺寸小、质量轻、刚度高;多电机的冗余驱动为系统提供了更大推力以提高设备的加速度.通过扫频试验,建立了系统的实验模型,在实验模型基础上设计了控制器并进行了实验研究.该运动系统目前实现了最大速度0.65m/s,最大加速度9.25g,及微米级定位精度的性能指标,能够适应当前IC封装业发展对高速高精度的要求.     

自由曲线轮廓数控刀具路径生成及加工

介绍了一种平面自由曲线轮廓用圆弧和直线拟合生成数控加工刀具路径的方法,该方法依据曲率变化情况,对需加工的截面轮廓曲线进行分段,分别用圆弧和直线线段去拟合,采用控制总体最小误差的方法,计算得到拟合圆弧和直线线段的空间位置参数,借助绘图软件,画出拟合的圆弧和直线线段,通过测量计算得到圆弧和直线的端点坐标,然后用简单插补指令生成数控加工刀具路径程序.以某成型刀具刀盘的加工为例,详细介绍了此方法的应用,实现了具有复杂回转面轮廓曲线零件的手工编程加工,经检验应用此方法加工的刀盘零件完全符合相关要求.     

刀具半径补偿算法的研究与实现

刀具半径补偿是根据工件轮廓和刀具中心偏移量自动计算出刀具中心轨迹.为了提高加工效率和避免过切,提出一种快速判断相邻两曲线转接类型的切矢量法,该方法不仅适用于直线和圆弧,而且适用于其他非圆二次曲线.并在VC+ +6.0中实现刀具半径补偿算法.     

曲轴非圆截面开放式数控车削系统的研究

以车削曲轴非圆截面零件为例,提出一种刀具非圆切削速度模型。基于PC机和PMAC运动控制卡开发非圆截面数控车削系统。在x方向加装直线进给系统,实现刀具的高速往复运动。通过分析截面轮廓信息、x轴进给部件跟随主轴圆光栅反馈角度信号运动,以确定刀具运动轨迹。该车削数控系统在汽车非圆曲轴加工生产线上投入应用,极大地提高了生产效率。     

液体辅助激光加工织构及表面摩擦特性研究

为了缓解切削加工钛合金等难加工材料过程中存在的刀具磨损等问题,采用激光器分别在空气介质和液体辅助条件下在YG6硬质合金刀具表面加工直线沟槽织构,在UMT直线往复摩擦磨损试验机上测试了不同工艺加工所得织构刀具的摩擦及磨损性能,通过体视显微镜对磨损形貌进行表征分析,采用计算流体力学方法对试验进行模拟仿真,并结合流体动力学分析,探究织构刀具在润滑条件下的减摩机制。结果表明：激光加工工艺显著影响硬质合金刀具表面在切削液润滑条件下的摩擦磨损行为,液体辅助激光加工所得织构表面表现出较好的抗摩擦磨损性能,摩擦因数相对于无织构刀具表面降低了78.2%,主要是由于在摩擦过程中刀具-工件接触区的油膜产生了较好的楔形效应,改善了摩擦过程中的润滑状态,提高了摩擦学性能。     

刀具全寿命周期管理研究

针对传统刀具管理模式中的一些弊端,围绕刀具的投入期、使用期和报废期提出了刀具全寿命周期管理的概念,并提出刀具成本的核算的具体方法,利用基于刀具理想切削过程的时间累计法实现了刀具成本核算中的加工成本的核算.     

数控刨床编程中“刀具半径补偿”计算的研究

针对刨床数控改造中工件外轮廓型线采用小直线段近似逼近及通常采用半圆弧刀具加工的做法,提出了一种数控编程中“刀具半径补偿”的简化的无需预览的在线计算方法:在获知当前逼近直线段起点与终点的情况下,即可计算出加工刀具当前的中心点;在给出计算方法的同时,讨论并说明了该方法对要求的加工精度没有影响.实践使用,该方法只要占用很少的数控装置资源,简单易行.     

基于插入型重复控制器的直线伺服系统设计

针对数控机床要达到高速高精度切削的要求,在实际加工中,常需在有限行程中作连续性的周期运动,这就要求对周期性轨迹具有跟踪能力和对周期性扰动具有抑制能力。直线伺服控制系统的基本要求是控制器的设计应有调节能力。分析直线电机伺服控制系统的周期运动特性,利用重复控制理论设计了一种具有实用性的插入型重复控制器,以消除周期性参考输入的稳态跟踪误差。并对直线伺服电机驱动的凸轮加工中心进行了仿真研究,结果表明:所提出的控制方案是有效的,大大提高了系统跟踪精度。     

等误差法直线逼近椭圆自动编程的实现

基于C+ + Builder开发环境,实现数控加工中心椭圆等误差法直线逼近节点的计算.并编程实现刀具轨迹线NC代码的自动生成,完成椭圆的成形加工及铣削加工.结合实例选择刀具参数,并自幼生成数控加工NC代码.并进行加工模拟仿真.     

用辐射-束处理法改性硬质合金

由于采用新型难加工材料，故对刀具硬质合金的要求愈来愈高。因此迫切需要建立可供选择的改进刀具硬质合金的工艺，其中包括辐射一束处理工艺。研究了用弱电流和强电流离子束在不同型号加速器上改性WC—Co类和WC—TiC—Co类（BK8，BK10—XOM，T5K10，T15K6）刀具硬质合金的试样。辐射规范列于下表中，表中列出了下列作用种类：连续离子束，脉冲-周期离子束，大功率离子束，强电流电子束。     

纵扭复合振动超声加工运动特性研究

外加超声电源激励产生的复合振动输出模态作用于加工刀具上,从而改变实际超声加工过程中刀具相对于工件之间的运动状态,出现不同于传统磨削加工的运动特性,由运动合成原理,在分析纵扭复合振动作用下刀具切削运动轨迹特征及由此产生的加工特性下对普通磨削加工和复合振动超声加工进行磨削工程氧化锆陶瓷材料表面试验,提出了超声加工运动形式的不同所体现出的工艺优势,理论与试验结果表明超声振动下独特的运动形式体现出的加工特性会促进切屑排除,使得刀痕沟槽均匀,改善加工表面质量,突出超声加工工艺方法应用于精密及超精密加工的重要意义。     

织构化刀具表面摩擦磨损特性与减摩降磨机制研究

在刀具表面设计并加工出一定结构的微织构,可大幅改善刀具-切屑表面的摩擦状态。为了探究不同形态的织构刀具在干摩擦状态下的摩擦磨损特征,通过有限元仿真分析软件ABAQUS对不同织构类型的刀具进行分析,结合刀具的应力状态分布情况分析各类织构对减摩抗磨作用的影响。同时,利用飞秒激光器在刀具表面加工不同类型的织构并与钛合金磨球进行摩擦磨损实验,测定其摩擦因数,分析不同类型织构刀具表面的磨损情况和形貌。仿真及试验结果表明：刀具T1应力集中区分布广泛,应力集中严重;相对于T1,刀具T2、T3、T4、T5的等效应力值出现大幅降低,且应力分布较为均匀,其中刀具T4的表面等效应力值最低,且降温效果最优。上述结果表明：带有不同类型织构的刀具较无织构刀具的摩擦因数均有不同程度降低,一定程度上缓解了刀具表面的黏结磨损,其中T4摩擦因数降低最为显著,减摩效果最为突出。     

梯形速度控制变插补周期的实时插补算法研究

提出了基于梯形速度控制的变插补周期实时插补算法.在固定插补步长条件下,依据直线加减速算法,确定出加速段、恒速段和减速段的插补次数,进而生成变化的进给速度和相应的插补周期;同时,形成各坐标轴的运动增量.仿真实例结果表明,该算法可有效地控制加工精度,充分发挥联动各轴的加速能力,有效缩短加减速过程时间,且易于在CNC系统中实现.     

经济型数控机床刀具轨迹控制动态仿真的实现

在数控加工中,通过插补实现对具有直线、圆弧或者更为复杂曲线的零件轮廓的加工.为了增强对数控插补原理的理解和认识,利用Visual Basic(VB)语言编程仿真实现经济型数控机床刀具对不同象限直线、圆弧插补过程的动态仿真,开发了对直线、圆弧插补过程的动态模拟软件.     

集成环境中的数控程序仿真系统设计

本文介绍一种数控程序仿真系统，该系统利用软件方法模拟数控装置实现零件加工过程中的直线插补和圆弧插补。通过对数控代码进行仿真，可以在计算机上动态地模拟出刀具切削运动轨迹，实现在非实际切削过程中对零件数控加工代码的验证。     

陶瓷刀具高速干切削加工数值仿真研究

陶瓷刀具在高温作用下会产生自润滑现象,可起到减摩、抗磨作用.论文以Al2O3陶瓷刀具为例,在高温下刀具表面产生自润滑薄膜,利用有限元分析软件DEFORM-3D,建立高速切削AlSI——1045模型,分析Al2O3陶瓷刀具在高速切削加工时,产生自润滑现象所需切削速度,以及在高速切削时,刀具表面的主切削力、应力分布、温度分布和刀具的磨损状态等.研究表明:当切削速度为270m/min,时,刀具表面温度高达842℃,能够产生自润滑现象.