基于运动学图谱的数控机床设计方法

针对数控机床传统的设计方法制约创新性的问题,提出了基于产品成形加工运动学图谱的数控机床设计方法.在对待加工产品的成形表面、常用的加工刀具和成形方法进行分析的基础上,采用理论计算与实际约束条件相结合的方法,分析得到产品加工所有可能的成形运动形式,在数控机床坐标系中建立其运动学图谱.图谱的多样化决定了设备结构形式的多样化,基于图谱的设计方法可实现数控机床结构的创新设计.以石材异型制品加工设备为例验证了所提出的设计方法.     

复合加工技术在石材制品加工中的应用研究

对石材制品复合加工技术与机具进行了初步研究,论述了石材制品复合加工理论和关键技术,对石材制品复合加工技术进行了归纳分类,针对石材制品加工工艺、运动以及加工工具的复合提供了几种可行的方案,探讨了石材异型制品复合加工技术的发展趋势和研究热点,为今后石材制品复合加工技术进一步系统化、理论化的研究奠定了基础.     

五轴联动数控加工在异型石材制品中的应用研究——CAD／CAM在立体人像中的应用

石材是现代建筑装饰的主要材料。简单石材制品设计和加工比较容易,但对于复杂异型石材制品还是很困难。五轴联动数控加工技术为复杂异型石材制品的加工提供了一种行之有效的手段,通过对立体人像进行逆向建模、数控编程、仿真以及对刀具路径进行优化,利用自行研制开发的异型石材车铣复合加工中心（HTM50200）机床进行加工,提高了立体人像加工质量和效率;首次提出了立体人像的参数化建模技术,缩短了立体人像的建模时间,同时对于其他复杂异型制品的快速建模也有借鉴和推广应用价值。     

缺圆孔的成形加工

我厂生产的一种零件材料为38GrMoAlA,调质处理。在零件上需要加工4个缺圆孔。长径比为8,如图1所示。为此,我们设计制造了成形铣刀(见图2)。用成形加工的力法取得了满意效果。 1.成形铣刀的设计与加工刀具为整体结构,材料为W6Mo5Cr4V2,热处理HRC63～66。刀具切削部分的前后角与一般铣刀相近,增加了刃倾角5°。刀具颈部直径必须考虑到头部结构及被加工零件缺圆孔开口尺寸a的大小,还应考虑到刀具切削部分球形段的弧长需超出缺圆孔弧长。     

曲轴加工与成形刀具

以曲轴加工为例,分析了成形刀具在切削过程中误差的形成机理,给出了如何调整刀具形状和切削参数,以及获取最佳工艺效果的方案。     

曲轴加工与成形刀具

以曲轴加工为例，分析了成形刀具在切削过程中误差的形成机理，给出了如何调整刀具形状和切削参数，以及获取最佳工艺效果的方案。     

旋转锉加工的半成形法

研究了加工特种回转面刀具的精确理论,导出了工艺系统运动函数非线性方程组;采用这种方法,一条刀刃是用成形法加工,另一条刀刃是按接触条件得到,概念简单,计算方便.     

麻花钻锥面后刀面线切割成形试验研究

为解决传统麻花钻刃磨法在刃磨难加工刀具材料时存在的问题,采用一种基于电火花线切割加工成形麻花锥面后刀面的新方法,分析了麻花钻锥面后刀面线切割成形原理,研制了线切割成形装置;通过成形试验及成形麻花钻钻尖几何角度的测量,验证了该线切割成形方法的可行性;采用单因素试验,研究分析了脉冲宽度、脉冲间隔、功放管数、加工限速四个线切割工艺参数对线切割成形麻花钻后刀面表面粗糙度的影响规律,为后续超硬材质刀具的成形加工提供了一种新思路。     

内凹弧型旋转锉的机电一体化半自动加工

研究了加工特种回转面刀具的精确理论;导出了工艺系统运动函数非线性方程组,采用这种方法,一条刀刃是用成形法加工,另一条刀刃是按接触条件得到,概念简单,计算方便。     

线切割机床加工成形车刀

一般的成形车刀,都是在刀具磨床上加工而成,不具备这种刀具磨床的单位,要自制成形车刀,只有靠手工在砂轮上磨出。但手工磨制的成形车刀。很难保证刀具的设计精度.从实践中,我们摸索到在线切割机床上加工成形车刀,其精度达到了设计要求。现介绍加工过程如下: 在线切割机床上加工成形车刀,需事先做一套割刀夹具(图1),使刀杆能在夹具中上、下、左、右自如地转动、倾斜及定位紧固。     

模块化石材异型制品加工设备研究开发

在分析石材异型制品的市场现状的基础上，针对当前国内石材装饰行业对经济实用型多功能石材异型制品加工设备的需求，应用模块化设计技术，通过功能运动分析，将设备划分为包括双立柱框架、水平动力头、水平托板、回转式工作台等在内的10个功能模块，结合可重构思想研制开发了石材异型制品加工系列设备。该系列设备以双立柱和单立柱各一种设备为基型，通过动力头模块和工作台模块的互换、重构，即可得到不同功能的石材异型制品加工设备，可加工平面、曲面、浮雕、立体雕刻制品等大部分石材异型制品。     

切削-挤压翅片管成形过程的研究

采用无屑切削-挤压成形技术加工翅片管。对翅片的成形过程和加工刀具的特点进行了研究,建立了翅片尺寸的理论模型;通过单因素试验,获得了主偏角、切削深度、进给量、切削速度等工艺参数对翅片尺寸的影响规律;以正交试验为基础,获得了翅片高度和厚度的经验公式。理论和试验研究表明,切削用量参数和刀具几何参数的精确匹配是翅片成形的关键。     

数控车削中凸变椭圆型面的成形方法

主要研究数控车削中凸变椭圆型面的成形方法,提出了将型面先分解,后合成的成形机理,将中凸变椭圆的型面分解为“椭圆”,“变椭圆”和“中凸”三个基本特征,对每一种特重进行了数字描述,并提出了相应的成形方法,采用微椭圆柱逼近整个型面,生成控制刀具运动轨迹加工数据文件。     

R型电力变压器铁芯精密卷绕成形设备结构及控制系统的研究

在对卷绕成形过程钢带进行运动分析的基础上设计研制了一台新型R型电力变压器铁芯卷绕机床的机械结构和控制系统。该控制系统对钢带的运动和位置具有实时检测和纠偏功能，实现了卷绕成形工艺过程中钢带的成形运动、进给运动和纠偏运动控制，提高了卷绕设备的加工范围和精度。     

异形滚柱的在线电解修型成型磨削工艺试验研究

介绍了一种用于汽车和摩托车上先进超越离合器异形滚柱的在线电解成型(ELID)磨削加工工艺试验及相关设备与装置,主要包括成型磨削的工艺实施方案,在平面磨床上实现成型磨削的工装设计及在线电解砂轮修型的装置设计与布局等问题。理论上分析了ELID成型磨削在加工中能按照理想的成型曲线自动修正砂轮母线的形状,从而达到很高的形状精度和较低的表面粗糙度。总结了影响加工质量和效率的因素和规律;同原来的成型拉削相比,采用成型磨削具有效率、质量与稳定性、工具成本和管理等方面的诸多优势。     

薄壁回转体表面岛屿状高凸台结构旋印电解加工成形过程研究

以航空发动机机匣为代表的薄壁回转体表面分布有大量岛屿状的高凸台结构，此类零件普遍存在加工变形大、刀具损耗严重等制造难题。旋印电解加工采用回转体工具电极，通过工件与工具的同步对转实现阳极材料的逐层均匀溶解，对于机匣等薄壁回转体零件加工具有独特优势。开展了旋印电解凸台成形过程的仿真研究，建立了电极等效运动分析模型和阳极溶解数学模型，掌握岛屿状高凸台结构旋印电解加工成形规律。仿真结果表明，阴极进给深度和窗口宽度对凸台轮廓形状有着很大的影响。随着阴极工具的不断进给，阴极窗口运动轨迹的包络线逐渐由尖锥形变为纺锤形，凸台侧壁锥度不断减小，呈现从正锥形→垂直→倒锥的变化趋势。阴极窗口宽度的增加会导致窗口运动轨迹倾斜角度增大，有利于获得锥度较小的凸台侧壁轮廓。对于任意阴极窗口宽度的凸台侧壁轮廓均可以通过某一宽度的轮廓通过角度旋转偏置获得。此外，旋印电解加工间隙呈现出非平衡态变化趋势。在仿真分析的基础上，进一步开展了旋印电解加工试验研究，在镍基合金GH4169薄壁回转体表面加工出岛屿状高凸台结构。试验结果表明旋印电解加工技术对于具有较大高度复杂异形岛屿状凸台结构的薄壁回转体零件具有较好的加工能力。     

立式加工中心空间几何误差辨识解析及定位误差补偿研究

为大幅提升立式加工中心加工精度,满足当代数控机床对高精度的需求,针对立式加工中心3个运动轴,深入分析了其轴向运动空间几何误差,提出了可有效辨识运动轴轴向运动空间6项几何误差的辨识方法.建立了空间6项几何误差辨识模型,并针对关联轴联动垂直度误差进行了有效分析,建立了垂直度误差辨识解析模型.同时,针对3个独立运动轴轴向定位...     

可配置型五坐标B样条插补控制器的研制

针对采用五轴联动数控机床的线性插补功能进行数控加工存在的不足,提出了一种B样条插补控制策略用于五轴联动数控机床以实现复杂曲面零部件的高速高精数控加工。参考开放式、模块化体系结构控制器(OMAC)标准,开发了具有B样条插补功能的五轴联动数控机床运动控制器。该控制器将控制任务按照实时性要求进行划分。人机交互、代码解析及参数映射关系构造等过程离线完成,插补运算、离散逻辑控制及逆运动学变换等过程由实时线程执行,保证了数控系统的硬实时性。为简化NC程序的编制过程,控制器设计为接收工件坐标系下的加工信息。通过开发适应各种形式数控机床的逆运动学变换模块,并将机床参数设计为可用户定制,使得控制器具有良好的通用性。在控制器内部建立NC程序文件中位置曲线和方位曲线间的参数映射关系,使得机床平动轴与转动轴间的运动规划符合实际加工要求,并可保证加工精度。实际加工实验中,在采用B样条插补算法的NC程序量降低为线性插补NC程序量15%倍时,其插补误差为线性插补误差的45%,控制器插补精度为0.68,表明该B样条插补控制器可以满足五坐标数控加工的要求。     

异形截面孔磨粒流精密加工质量分析

采用磨粒流精密加工技术对异形截面深孔进行数值模拟及实验研究,通过大涡模拟方法对钛合金异形截面孔零件进行数值分析,并进行相关实验研究以揭示磨粒流抛光异形曲面的表面创成机理。磨粒流精密加工数值分析揭示了磨粒流动态压力、速度、磨粒对壁面压力和壁面剪切力对壁面作用规律,获得了异形截面孔内流向截面的漩涡位置分布与漩涡产生原因以及漩涡与磨粒相互作用关系。经过磨粒流精密加工后,异形曲面的表面粗糙度由Ra=7.136 μm、Rz=40.103 μm减小到Ra=1.822 μm、Rz=8.964 μm,异形截面孔内表面凸起、球化现象去除,表面质量明显改善,漩涡使异形曲面的表面质量得到大幅改善。     

TRIBOLOGY ISSUES IN MACHINING

Machining is the process of shaping materials into useful articles by removing the unwanted material. In traditional machining processes such as in cutting and grinding, the unwanted material is removed by mechanical means using a cutting tool. Since the tool makes contact with the workpiece and either the tool, the workpiece, or both are in motion, tribology (i.e., the study of rubbing or sliding) becomes an important issue. Tribology has a crucial and significant role as an enabling technology, since tool wear is a major problem in the production of reliable and cost-effective products. This paper reviews recently published articles related to the wear of cutting tools and grinding wheels. These papers are classified into such areas as the wear process, measurement of wear, reduction of wear through the use of different cutting tools and abrasive materials, strategies used to monitor wear during machining and grinding, and in-process control of machining to compensate for tool wear.