基于最小距离法的鞋楦加工无干涉刀具轨迹生成

在刀具及鞋楦三维模型离散数据的基础上,通过曲面的空间变换,将干涉检查转化为基于投影方向的最小距离判断,实现了鞋楦加工的无干涉刀具轨迹生成。对于计算刀位点时计算量大的问题,提出了一种针对鞋楦曲面特征的最小距离点的快速搜索方法。实际加工表明,提出的算法能够较好地提高鞋楦的加工质量和效率。
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曲面5轴加工中全局干涉检查与刀位修正

提出了一种求解曲面到刀具极值距离的方法,以解决曲面5轴数控加工中刀具与曲面的干涉问题。将曲面上的点投影到刀轴上,求出曲面到刀轴的最小距离,直接计算出刀具与曲面的干涉量,并对干涉刀位进行了修正,成功地解决了曲面与刀具的全局干涉问题。实际应用表明,该方法效率高、精度高。     

基于CAD模型的鞋楦数控刀位点算法

分析了现有鞋楦数控加工方法及其特殊性,提出了一种基于刀具和鞋楦CAD模型,采用三维离散化求最小距离的方法,解决了鞋楦数控加工刀位计算困难的问题.该方法主要步骤如下:(1)建立鞋楦和刀具的三维CAD模型;(2)规划优化的刀具路径轨迹;(3)计算各个刀位点.实践证明该方法快速、准确的生成所需的鞋楦加工刀位.     

叶轮数控加工中的干涉检查

针对自由曲面离心叶轮多坐标数控加工中可能出现刀具与叶片干涉的问题,提出了一种干涉检查方法。首先计算出叶片曲面的等距面,等距面的偏移距离为刀具半径,再根据所给定的刀位数据得出刀轴的表达式,然后计算该等距面与刀轴是否有交点,如果有交点则存在干涉,否则计算叶片边界线到刀轴的最小距离,若此距离大于刀具半径则无干涉,否则存在干涉。该方法计算量小,对于叶轮数控加工编程中大量刀位数据的干涉检查,可以显著地节省计算机运算时间。     

五轴加工全局干涉检查及其避免

基于坐标系变换原理进行五轴数控加工刀具全局干涉检测,将曲面检测点变换到刀具局部坐标系中,通过判断曲面点是否落到刀具半径范围内来判断是否为干涉点,大大降低了计算量,提高了数控加工效率.对干涉点通过最小二乘法确立最小包容区域以及刀具姿态最优偏转轴及偏转角.为了防止在偏转过程中产生新的干涉,确立了刀具姿态有效区域,使得偏转角度能够避免刀具干涉且在有效区域内.通过实例验证了所提方法的可行性和有效性.     

环形刀五轴数控加工刀具路径生成算法

将微分几何理论应用于环形刀五轴加工无干涉刀具路径生成方法的研究,分别推导出刀触点处刀具曲面和工件曲面曲率分布方程,结合这两个方程,进行进给步长、加工行距以及相邻刀触点等的计算并建立判断有无干涉发生的条件,利用该条件对刀具姿态角进行修正以避免干涉.对实际曲面进行路径计算结果表明,提出的方法能有效避免干涉而且缩短加工路径长度.     

基于反向误差补偿的螺旋曲面成形加工干涉消减方法

为有效提高螺旋曲面成形加工的精度,根据螺旋曲面与成形刀具的相切接触原理,建立了螺旋曲面与成形刀具之间的正反算数学模型;提出一种基于误差反向补偿的干涉消减方法,通过在工件理论廓形上反向补偿干涉量,形成螺旋曲面新的虚拟计算廓形,再以该廓形反向计算成形刀具截形并进行迭代,最终得到可减小干涉误差的成形刀具截形;构建了螺旋曲面成形加工干涉量的计算模型,给出了螺旋曲面成形加工干涉消减流程,并讨论了所提方法的效率和适用范围。通过计算实例验证了所提方法的有效性。     

基于最小有向距离原理的无干涉刀位轨迹计算

基于最小有向距离原理,分别用改进的遗传算法和五点寻优算法计算全局最小有向距离和局部最小有向距离,并按两种最小有向距离分别计算刀位轨迹,进行干涉判断.该方法不仅可以在数控加工中生成无干涉刀位轨迹,而且可以为后续补充加工提供编程数据,在复杂曲面数控加工的自动编程系统中应用,稳定可靠,收敛性好,计算效率较高.     

鞋楦曲面混合有理Bézier构造及刻楦过程仿真

为实现鞋楦曲面的高效精加工,研究了一种可控精度的鞋楦曲面重构方法。采用基于曲率分布和弧长对分的自适应加密方法对鞋楦原始数据进行缺损点插补和平滑处理;建立了三次NURBS曲线表示鞋楦横截面周线和轴线方向的表面曲线,并采用混合有理Bézier曲面拟合鞋楦表面;把鞋楦曲面按加工精度的要求离散后,计算得到刀具轨迹线,在Vericut平台上建立刀具模型、毛坯模型和数控刻楦机的运动模型,并对刻楦过程进行了仿真以及误差分析。结果表明,该鞋楦曲面重构方法精度可以调节,误差在允许范围内,运算量适中。     

类回转体曲面数控加工刀位轨迹规划

针对类回转体曲面高速进给数控加工,提出螺旋线驱动方式下圆环刀具加工轨迹的规划方法。构造螺旋线作为类回转体曲面的导动线,根据曲面上已知接触点轨迹的切线方向估算后续导动点对应的初始接触点。计算初始接触点处圆环刀具的刀心位置,再计算初始刀心位置与后续导动点对应的目标刀位点分别在圆周方向以及轴向的距离差值,利用相邻刀位点与相邻接触点存在的准相似关系,得到接近目标接触点的搜索方向和步长,经过迭代得到目标接触点和刀位点。在分析接触点处曲面曲率和圆环刀曲率的基础上,给出圆环刀加工误差计算方法。将所提出的算法用于鞋楦的五轴数控轨迹规划中,计算结果表明,该算法搜索效率较高,具有理论和实际应用价值,并通过鞋楦的五轴数控加工试验验证了算法的有效性。