数控加工内拐角铣削速度的应用研究

精密型腔类零件对内拐角的精度要求高,精度难以控制,成品过切是一种普遍现象。本文以FANUC系统为例,对各种控制内拐角精度的方法进行了分析对比,总结出正确控制内拐角零件精度及表面粗糙度的方法。     

基于载荷控制的拐角铣削进给优化*

针对模具型腔拐角铣削过程,提出一种考虑刀具变形及铣削力变化的基于载荷控制的进给量优化方法。根据拐角的铣削中刀具与工件接触情况的不同,将铣削过程分为五个阶段,分别分析拐角铣削时刀具切削刃真实运动轨迹,建立拐角圆弧运动轨迹下瞬时切屑厚度模型,提高切屑厚度模型在拐角加工中的预测精度。修正铣削力预测模型,使其满足拐角加工过程不同阶段的要求。选取刀具变形量为约束条件,计算不同阶段的允许最大载荷,利用二分迭代法得到该载荷下对应的进给量值。考虑到数控机床的运动加速度限制,对得到的优化进给量值进行二次优化,以满足实际加工的要求。仿真结果表明,在进给优化后的拐角铣削过程中,载荷变化趋于平稳,加工时间缩短。进行拐角加工验证试验,数值仿真计算和试验测量结果表明,建立的铣削力模型能够很好地预测拐角铣削过程。所建立的优化模型为模具型腔的高精、高效加工提供理论支持。     

面向微线段高速加工的拐角曲线过渡插补算法

针对微小线段高速加工的需求,在分析现有微小线段转接过渡算法不足的基础上,通过建立拐角曲线过渡矢量模型,探讨轮廓加工精度、相邻线段长度和夹角以及过渡曲线弧长和最大曲率之间的关系.并以此为基础,提出一种基于拐角曲线过渡的微小线段插补算法.该算法根据上述模型确定出相邻线段间既符合轮廓加工精度和微小线段自身长度,又满足转接处曲率连续的拐角过渡曲线,以此来提高相邻线段间的转接速度;计算出受弦高误差和机床机械特性限制的加工速度极小值点以及该点所允许的最大加工速度;通过对相邻速度极小值点间的加工速度进行自适应调整,以提高微小线段的整体加工速度.研究结果表明,该算法可有效地提高相邻微小线段间的转接速度,并大大缩短整体加工时间.该算法已成功地应用于高速雕铣机数控系统中.     

汽轮机静叶片内背弧型面线切割加工技术研究

汽轮机静叶片装配内背弧型面的加工是汽轮机静叶片关键工序之一。针对汽轮机静叶片结构特征及线切割加工工艺过程,从编程、拐角处理、加工参数设置、工件装夹等方面,研究了静叶片线切割加工技术,在满足加工精度和表面粗糙度的同时,提供了完善的加工技术,在生产应用中具有指导意义。     

型腔边界拐角精加工刀轨生成算法的研究

在识别粗加工余料区域的基础上,从均匀径向切削深度、平滑刀轨路径等方面考虑,研究并实现了型腔边界拐角处的精加工刀轨生成算法。采用将拐角区域加工分为多个循环进行渐进切削的策略,可减小径向切深。同时,每一切削循环内切削段和空程刀轨段、各循环之间均采用圆弧过渡,刀轨路径满足一阶连续,从而可减小切削力的变化幅度和方向突变,提高加工精度。     

基于Bézier曲线的小直线段局部转接光顺研究

连续小直线段轨迹(G01)是实际加工过程中最常见的轨迹形式,而直线拐角处的几何不连续性势必会带来速度和加速度的突变,严重影响加工质量和加工精度。为提高G01轨迹的加工效率和加工质量,提出一种基于三次Bézier曲线的小直线段转接光顺算法,并建立拐角转接控制模型,实现轨迹连续性的提升。同时,为进一步提高加工效率,所提算法保证转接曲线曲率极值点出现在Bézier曲线中点处,并能够实现曲率极值的解析计算,并以拐角曲率最优为目标实现转接光顺控制。在加减速方面,基于柔性加减速控制方法,提出一种切向跃度连续的加减速曲线形式,并以此为前提,应用双向扫描算法实现速度前瞻过程,完成速度规划和插补。最后与现有算法进行对比,试验结果表明所提算法能够在保证相似加工精度的前提下显著提升加工效率。     

适用于连续拐角高速加工的中点约束算法

为满足连续小线段高速加工的要求,针对实际加工过程中,由于相邻拐角距离较短引起的拐角过渡轮廓重叠现象,基于跳度约束加速度的运动学平滑算法,提出中点约束算法。通过限制拐角过渡段的长度避免轮廓重叠现象发生,在充分发挥驱动器的性能前提下,求解出最佳拐角转接速度,实现拐角平滑转接。通过实验对比传统点对点插补算法验证分析,所提算法加工时间减少6.8%,加工效率明显提高,同时加速度曲线满足G1连续。     

复杂型腔模具高速铣削拐角加工的研究现状与分析

阐述了复杂型腔高速铣削拐角加工问题.搜集了国内外对型腔高速铣削拐角加工问题的研究资料,描述了型腔拐角加工的研究现状.分别对高速铣削过程中拐角工艺参数优化、数控系统优化和刀具轨迹优化的优缺点进行了分析.     

基于跳度约束的重叠拐角高速加工平滑算法

针对连续短线段高速加工过程中,存在由于相邻拐角距离较短,拐角转接轮廓重叠的问题,提出能够实现高速平滑转接的运动学方法。对连续短线段中的重叠拐角转接路径,采用缝合前后两个过渡轮廓中点的方式消除重合部分,并以驱动器的运动极限和轮廓误差为边界条件,结合跳度约束加速度变化,推导出转接过程中的最佳拐角转接速度。通过实验对比传统点对点插补算法验证分析,所提算法在加工包含重叠拐角的连续短线段刀具路径时,加速度曲线满足G~1连续,加工时间减少10%,加工效率明显提高。     

复杂型腔零件的数控CAM加工工艺及刀路优化

复杂型腔零件粗加工采用平面区域粗加工之环切加工,主要目的是提高生产效率、余量均匀等;精加工时,根据零件特征,采用平面轮廓精加工模式,以保证精度和表面质量,为避免过切与让刀,圆弧和拐角适当减小进给速度;采用圆弧进刀和退刀方式。     

基于参数编程的凸凹椭球面加工

分析了椭球面的数控加工工艺,提出了椭球面的数控加工方案,给出了凸、凹椭球面的加工程序。采用FANUC—Oi—MB型数控系统,主程序直接使用参数编程方式,在DXK45型数控镗铣床上加工凸、凹椭球面的程序编制过程为例予以探讨。以三维曲面的参数编程变量多,变量之间关系复杂,对编程人员空间思维能力、数学应用能力、数控加工工艺综合分析知识、数控系统参数编程语言的掌握及灵活应用能力要求高。     

Machining Tactics for Interior Corners of Pockets

The cutter–workpiece contact of an end mill fluctuates when cutting along a curvilinear tool path. It increases sharply when reaching a concave corner. Since conventional contour-parallel tool-path cutting does not take this condition into account, it will cause a momentarily rise of cutting resistance in concave corner regions, producing undesirable effects such as machine chatter, gouging and even cutter breakage. This paper proposes to use machining tactics in which a corner-looping tool path is employed to remove progressively the concentrated material at corner regions, thereby restricting the cutting resistance to an acceptable level. Different corner types are categorised and the procedures of generating the proposed machining tactics are described. Experimental results demonstrate that using the proposed machining tactics can significantly control and reduce the cutting resistance fluctuation encountered in concave corner regions. ID="A1"Correspondance and offprint requests to: Dr H. S. Choy, Department of Mechanical Engineering, The University of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong. E-mail: hangshan@hkem.com     

球塞泵定子轨道数控编程策略

基于球塞泵定子轨道几何成形原理,提出定子轨道数控加工程序设计要求。合理规划刀具路径,建立数学计算模型,进行坐标变换,克服了侧向内凹曲面的编程难题,在没有变换刀轴的情况下利用立式三轴数控铣床完成了复杂侧向内凹曲面数控加工,刀具轨迹完全符合定子轨道曲面流线要求。为球塞泵定子轨道数控加工提供了编程策略。依据数学计算模型所设计的数控程序可根据产品设计及数控加工工艺要求进行参数调整,程序简洁且使用灵活方便,实现了数控程序完全参数化程序设计。     

曲面数控加工中刀具干涉的检验

文章讨论了雕塑曲面数控加工中单张曲面产生刀具干涉的现象；相邻两曲面在凹向交线处的无干涉加工以及曲面拼接处刀具干涉的截面验证法，给出了具体算法和加工实例，取得了较好的干涉处理效果。     

自动加减速算法对数控加工误差的影响

研究了数控装置指数加减速控制算法,分析了稳态与动态位置误差产生的数学模型以及它们对螺纹和转角切削等数控加工的误差,提出了消除或减小加工误差的方法.     

CNC加减速控制算法及其数控加工误差的研究

研究了CNC装置加减速控制的指数算法,分析了稳态与动态位置误差产生的数学模型,以及它们对螺纹和转角切削等数控加工的误差,提出了消除或减小加工误差的方法。     

数控机床的经济化高精度控制

为实现低成本高精度自动化加工,提出了数控机床的经济化高精度控制方法和基于该方法的闭环驱动控制系统。由此构成的新型数控机床,其成本与普通经济型数控机床相当,但却具有高档全闭环数控机床的加工精度。数十例实际应用证明,这种新型机床在复杂精密零件加工方面具有良好效果。     

刀尖圆弧半径对编制数控车床加工程序的影响

刀尖圆弧半径对数控车床加工零件的精度有很大影响,如果只按零件的加工形状编制加工程序,则有时零件不合格,特别是在加工带有锥面和圆弧的零件时,常常相差较大。本文介绍了在编制数控车床加工程序时如何弥补车刀圆弧半径对零件尺寸精度影响的方法。     

提高数控加工精度方法的探讨

探讨了提高数控加工精度的途径,研究了CAD/CAM一体化、高精度的插补方法及加工状态控制等环节对数控加工精度的影响。     

复杂曲面的数控加工误差分析

针对复杂曲面的多轴数控加工,应用数学知识建模,从理论上分析了平底铣刀刀具加工复杂曲面时的误差,得出了影响数控加工精度的主要因素并提出了误差补偿方法,为控制多轴数控加工的误差提供了理论依据与补偿算法,对高精度复杂曲面的数控加工具有借鉴意义。