微线段高速加工的圆锥截线拐角插补算法

针对数控高速加工时微小线段拐角过渡的平滑问题,建立基于二次有理Bézier形式的圆锥截线拐角过渡矢量模型,推导三种类型的园锥截线过渡曲线的最大轮廓偏差和最大曲率计算公式,提出一种微小线段间圆锥截线拐角过渡的插补算法。算法可在满足轮廓加工精度和相邻小线段长度的条件下选择圆锥截线的权因子,确定圆锥截线拐角过渡曲线的类型;根据数控系统的动态响应能力、弓高误差和过渡曲线多步转接的要求,确定拐角曲线过渡的最大加工速度;进一步提出通过修改圆锥截线的权因子实现拐角曲线的加工速度与各直线段路径的进给速度衔接过渡的前瞻处理方法。与圆弧拐角过渡的对比结果表明,算法可有效提高微小线段间的拐角加工速度,缩短数控加工时间。     

剃齿刀修形砂轮斜截面法数控精密加工机理研究

剃齿刀修形砂轮侧面突起是弦长弦高比很大的圆弧,现有数控插补算法无法加工出符合精度要求的修形砂轮。针对这一缺陷,提出斜截面法放大弦高从而减小弦长弦高比的方法,推导加工曲线的方程,并结合算例,获得离散点坐标和加工刀具轨迹。结果表明通过斜截面法放大弦高的加工方式可以获得较高精度的插补轨迹。同时也为大曲率小圆弧曲面的数控加工奠定了一定的理论基础。     

适于高速加工的五次参数样条曲线插补及其速度生成算法的研究

为适应高速高精加工,针对传统插补算法和速度控制方式在进给过程中存在柔性冲击的问题,提出了一种五次参数样条曲线插补方法及其速度生成算法.该算法采用二阶连续可导的五次样条和近弧长样条参数提高了进给运动的连续性;速度控制算法保证机床在高速运行过程中加加速度(加速度的变化率)的二次连续、加速度、速度和位移与时间关系的高阶连续变化,并且保证在各自的约束范围内,从而使机床的运动平稳,避免产生大的冲击和振动,同时有利于提高加工质量,减少加工时间.通过仿真验证,表明了这种算法能有效地保证高速加工机床运行过程中进给速度的连续性和运动轮廓的平滑性.     

基于预估-校正公式的参数曲线插补算法

为减小插补输出速度的波动,提出基于预估 校正公式的参数曲线插补算法.该算法包括插补预处理和实时插补两部分.插补预处理采用S曲线加减速算法规划插补速度,得出插补速度与时间关系.实时插补用Akima插值法计算插补速度,用五阶龙格 库塔法计算参数的初值,用五阶预估 校正公式计算下一插补参数.对比研究了提出的算法与基于泰勒级数展开插补算法对同一条参数曲线的插补效果,结果表明,与基于泰勒级数展开算法相比,在数控加工中,提出的算法可减小插补输出速度波动,提高机床运动的平稳性,提高加工精度.     

Tool-path planning for free-form surface high-speed high-resolution machining using torus cutter

Nowadays,customersrequiremorespecialandcomplicatedproductsthatmayincludenumerousfree formsurfacesforfinefeaturesandfunctionalrequire ments.Suchfreeformsurfacesareusedinshipbuild ing,automotive,andaerospaceindustries.Sincetheseproductdesignsareincreasingly…     

Experimental Study of Machinability in Millgrinding of SiCp/Al Composites

An attempt was made to investigate the machinability of Si Cp/Al composites based on the experimental study using mill-grinding processing method. The experiments were carried out on a high-speed CNC machining center using integrated abrasive cutting tool. The effects of combined machining parameters, e g, cutting speed(vs), feed rate(vf), and depth of cut(ap), with the same change of material removal rate(MRR) on the mill-grinding force and surface roughness(Ra) were investigated. The formation mechanism of typical machined surface defects was analyzed by SEM. The experimental results reveal that with the same change of material removal rate, lower mill-grinding force values can be gained by increasing depth of cut and feed rate simultaneously at higher cutting speed. With the same change of MRR value, lower surface roughness values can be gained by increasing the feed rate at higher cutting speed, rather than just increasing the depth of cut, or increasing the feed rate and depth of cut simultaneously. The machined surface of Si Cp/Al composites reveals typical defects which can influence surface integrity.     

Circular Interpolation Algorithms of 5-Axis Simultaneous CNC System

Spatial circular arc can be machined conveniently by a 5-axis NC machine tool.Based on the data sampling method,circular interpolation in two-dimensional plane is discussed briefly.The key is to solve the problem of circular center ex- pressed in the workpiece coordinate system by means of the transformation matrix.Circular interpolation in three-dimensional space is analyzed in detail.The method of undetermined coefficient is used to solve the center of the spatial circle and the method of coor- dinate transformation is used to transform the spatial circle into the XY-plane.Circular arc in three-dimensional space can be ma- chined by the positional 5-axis machining and the conical surface can be machined by the continuous 5-axis machining.The velocity control is presented to avoid the feedrate fluctuation.The interpolation algorithms are tested by a simulation example and the inter- polation algorithms are proved feasible.The algorithms are applied to the 5-axis CNC system software.     

NURBS及Hermite混合高速加工插补算法

在考虑工件轮廓的几何特点对加工效率与加工平稳性带来的影响的基础上,提出直线、NURBS及Hermite曲线混合高速加工插补算法.该算法在满足插补精度的基础上,对工件轮廓的线段长度、相邻线段夹角等几何参数进行定量分析,筛选出满足条件的部分进行NURBS曲线拟合.对存在尖角的曲线段间采用三次Hermite曲线进行衔接,改善了加工轮廓的光滑性.在满足最大弓高误差及最大加速度的要求下对直线段、NURBS曲线以及Hermite曲线进行混合插补,从而实现任意轮廓高速高质量的数控加工.对比分析和加工实验表明,采用该算法能够提高轮廓的连续性,有利于改善加工效率和加工平稳性.     

Study on Control Algorithm for Continuous Segments Trajectory Interpolation

In CNC machining, the complexity of the part contour causes a series of problems including the repeated start-stop of the motor, low machining efficiency, and poor machining quality. To relieve those problems, a new interpolation algorithm was put forward to realize the interpolation control of continuous sections trajectory. The relevant error analysis of the algorithm was also studied. The feasibility of the algorithm was proved by machining experiment using a laser machine to carve the interpolation trajectory in the CNC system GT100. This algorithm effectively improved the machining efficiency and the contour quality.     

球面渐开线齿形弧齿锥齿轮精密切齿方法

为了对具有球面渐开线齿形的收缩齿制弧齿锥齿轮实现精密切削,在切削形成齿轮齿面时,使工件的基圆锥与假想球面大圆平面做纯滚动运动,并以位于大圆平面上的圆弧曲线为刀刃.圆弧刀刃绕自身回转,基锥、大圆平面和刀刃三者按定比传动关系的回转运动在形成齿面所需要的运动关系的同时,形成切削齿面所需要的切削速度,使刀刃尾端沿齿根切出,避免干涉.设计了球面渐开线齿形弧齿锥齿轮切削试验的装置和刀具,验证了切削方法的正确性、有效性和可行性.结果表明:用合适的圆弧刀刃可以1次切削成形整个齿面,可以实现正确退刀,大、小齿轮及凸、凹齿面可以在一台机床上完成切削加工,且无需更换刀具,所加工的齿轮可以互换并实现定比传动.     

Study on Control Algorithm for Continuous Segments Trajectory Interpolation

In CNC machining,the complexity of the part contour causes a series of problems including the repeated start-stop of the motor,low machining efficiency,and poor machining quality.To relieve those problems,a new interpolation algorithm was put forward to realize the interpolation control of continuous sections trajectory.The relevant error analysis of the algorithm was also studied.The feasibility of the algorithm was proved by machining experiment using a laser machine to carve the interpola- tion trajectory in the CNC system GT100.This algorithm effectively improved the machining efficiency and the contour quality.     

基于虚拟加工的数控车削过程优化

为了优化车削加工过程,提高加工效率,提出基于虚拟加工技术预测实际切削参数,采用数控程序优化实现数控切削过程优化的方法.应用轮廓多边形的工件模型表示法,研究车削过程中瞬时切削深度和切削速度的获取算法,进一步利用优化算法和数控程序修正,实现数控车削过程的优化.实际切削实验和分析对比表明:加工时间显著缩短,充分利用了机床加工能力,优化后的切削过程得到了改善,提高了加工效率。     

圆柱凸轮加工进给速度的修正及编程

对圆柱凸轮数控加工中实际进给速度的变化做了理论分析,推导出其变化量计算以及编程修正的计算公式,利用数控系统的参量编程功能对编程进给速度进行修正,能够保持刀具切削进给速度均匀,从而使凸轮加工质量明显提高。     

基于阿当姆斯算法的NURBS曲线插补

为增强高速精密数控加工的能力,提出了一种基于阿当姆斯算法的NURBS曲线插补方法。该方法通过前向、后向差分结合代替微分的方法,对阿当姆斯法求解微分方程的插值算法进行了合理的简化及近似,并通过预估-校正方法对迭代精度进行控制,以保证高速精密加工对计算速度以及精度的要求。经过MATLAB对插补轨迹仿真分析,证明了该插补算法的可行性及有效性。     

面向视觉伺服的工业机器人轮廓曲线角点识别

为了解决工业机器人视觉伺服中轮廓曲线角点识别效率低进而影响实时定位准确性的问题,提出面向视觉伺服的工业机器人轮廓曲线角点识别算法. 建立基于Freeman链码的机械爪轮廓曲线编码模型,利用差别码对机械爪轮廓曲线的角度变化特征进行统一编码建模. 通过基于差别码和卷积系数的卷积运算,对差别码进行局部非线性加权,计算机械爪轮廓曲线上各点的曲度精确量化辨识机械爪角点. 基于候选角点阈值、点的最远领域间隔和局部范围最多点数进行获选角点的初步选取. 采用平面轮廓曲线毛刺过滤筛选误识角点,实现机械爪角点的精确识别,为视觉伺服中实时定位提供可靠的位置信息. 通过与已有平面轮廓曲线角点识别算法对比,验证本研究所提方法的准确性和高效性,提取角点过程具有较强的鲁棒性.     

数控系统的刀具半径补偿技术研究

数控系统的刀具半径补偿是在CNC系统内部由计算机自动完成的.在加工过程中,CNC系统根据零件轮廓尺寸、刀具运动的方向指令(G40,G41,G42)以及实际加工中所用的刀具半径值自动计算出刀具中心轨迹,完成对零件的加工.介绍了C功能刀具半径补偿原理,根据平面内刀具半径补偿转接过渡的不同转接类型,针对C功能刀补的工程实际应用,提出了交角转接及直接转接两程序段间的软件实现方法.针对实际轮廓加工过程中刀具半径补偿的执行过程:刀具补偿建立、刀具补偿维持及刀具补偿撤消,结合所用的数控系统和刀具,编制了凸轮轮廓的加工程序.实践证明,C功能刀具半径补偿方法切实可行,且效率高.     

一种基于八邻域链码的掌纹图像定位方法

准确地检测出手掌轮廓线的角点是对在线掌纹图像进行精确定位的关键.目前已有的角点检测算法不能自动地提取出定位有用的角点.通过分析手掌轮廓线的8-邻域链码在角点附近的变化规律,提出了一种快速而有效的掌纹图像的轮廓特征点检测方法.首先,采用LOG边缘算子检测出二值掌纹的图像的边缘并用轮廓跟踪方法获得掌轮廓线的8-邻域链码;其次,根据手掌轮廓的8-邻域链在特征点附近的变化规律精确地检测出手掌轮廓特征点;最后,根据检测出的特征点建立参考坐标系,对掌纹图像进行定位.实验结果表明该方法是快速而有效的.     

UG高速铣削技术在塑料模具制造中的应用

高速加工（HSM）具有很多优点,被广泛应用在模具产品的数控加工中。使用高速加工技术,既要有满足高速加工的设备,适合进行高速加工的刀具,更为重要的是选择合理的加工策略。加工策略的不合理会造成严重的后果,因此数控编程一直是高速加工的重点和难点。文章介绍了UG的高速铣削加工策略,并以一塑料模具为例,较为详细地讲述了运用UG进行数控加工的过程。     

Optimization strategy in end milling process for high speed machining of hardened die/mold steel

1. Introduction The introduction of advanced cutting tools like AlTiN-coated micro-grain carbide end mill since the 1990s has changed the trend in die/mold manufacturing towards hard machining both in roughing and finishing [1]. Nowadays, high speed machi…     

基于多体系统理论的数控机床加工精度预测系统

研究了基于多体系统理论的数控机床加工工件表面建模和加工精度预测建模的机理,基于虚拟加工技术,开发出了数控机床加工精度软件预测系统.最后,为了验证开发的精度预测系统的有效性,在对包括几何误差、热变形误差和力变形误差在内的机床综合误差进行检测和辨识的基础上,进行了加工精度预测仿真.