水轮机叶片多轴数控加工的仿真环境构建

水轮机叶片多轴联动数控加工仿真环境,通过对数控机床、刀具、夹具及等加工过程映射构建.由测量数据建立叶片毛坯三维模型,用相关软件定义机床CNC功能.再据加工刀具几何参数建立其三维模型.将叶片模型变换到加工位置,算出五轴联动刀具轨迹.并以该刀具轨迹进行叶片切削过程、刀位轨迹及机床运动的动态仿真.     

基于实体造型与几何建模的数控加工仿真系统

采用实体造型技术建立加工过程中零件毛坯、机床、夹具及刀具的实体几何模型,并进行快速布尔运算,并显示真实感图形.在加工过程中动态显示及模拟零件、机床、夹具及刀具的实际加工过程.若图形与被加工零件不符,返回修改直到正确为止.     

基于外部坐标测量的六自由度并联机构标定方法

针对六自由度并联机构校准精度问题,提出了一种基于外部坐标测量的标定方法。利 用通用测量设备测量并联机构的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,其构造方式保证了所有 几何参数的可辨识性,从而不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器。在 此基础上,通过对冗余方程组的优化求解,可以得到并联机构各参数的估计值,并用它们替代理想 参数进行反解运算,实现误差补偿。仿真表明,此方法能够抑制测量噪声的影响,发挥并联机构不 存在误差累积的特性,标定后并联机构校准精度能够达到测量噪声的量级。最后将此方法应用于 实际设备的标定,经过误差补偿后其精度提高了5 倍以上。     

硬质合金刀具的动态可靠性灵敏度研究

刀具各设计参数的选取直接影响刀具的可靠度和被加工件的精度。以应力-强度干涉（SSI）模型为基础,建立硬质合金刀具的动态可靠性数学模型,给出了刀具在切削加工时的可靠度变化规律。在此基础上与灵敏度分析方法相结合,推导出硬质合金刀具物理参数和材料参数的动态可靠性灵敏度计算公式,并给出了各参数的动态可靠性灵敏度的变化曲线。研究结果表明,随着切削加工时间和冲击载荷作用次数的增加,刀具各参数的敏感程度也逐步增大,对敏感参数可以通过直接或间接的手段加以控制,以降低对刀具可靠度的影响,进而提高刀具的可靠度和被加工零件的精度。该方法为提高刀具系统及整个机床的可靠性提供理论参考依据。     

三轴立式加工中心几何误差补偿方法的研究

为了提高机床加工精度,采用误差补偿法对三轴立式加工中心几何误差补偿问题进行了研究。基于分层递阶补偿思路,分析了机床自身结构的特点并利用西门子840D商用数控系统提供的几何误差补偿模块,将机床系统的几何误差分为可补偿误差和不可补偿误差两部分,依据可补偿误差建立误差补偿模型,实现了补偿。在三轴立式加工中心0540D上进行过了实际加工验证,结果表明,数控机床的运动精度得到了提高。     

三坐标数控机床误差补偿技术

三坐标数控机床误差补偿以多体系统理论为基础,将机床床身到被加工件和到刀具用二叉树表示,其线性运动轴和旋转轴的不同组合可构成不同类型的数控机床运动模型.若预先检测出机床各部件的误差,并通过参数识别得到刀尖实际位置与指令位置间的差异,据此修正数控指令,将得到较理想的刀具运动轨迹,提高加工精度.     

数控雕铣床加工中对刀仪的应用

介绍数控雕铣床加工中对刀仪的应用.对刀仪在加工前应固定于光滑的机床工作台面上,然后进入CNC的手动方式,使刀具接近对刀仪.接着进入数控系统的对刀模式,在刀尖碰到对刀仪后,系统检测到该时间垂向轴机床坐标值,并记入对刀参数中;下次重新对刀检测到的机床坐标后,将自动与参数中的坐标值进行比较,并存入刀具参数中.     

光学非球面超精密磨削的微振动对成形精度影响研究

轴对称非球面光学元件超精密磨削加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的微振动直接影响工件成形精度及粗糙度。通过分析磨削过程中产生的微振动现象轴对称非球面光学元件超精密磨削加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的微振动直接影响工件成形精度及粗糙度。通过分析磨削过程中产生的微振动现象建立了砂轮轴和磨床主轴微振动引起的非球面球面半径偏差的数学模型,研制了高精度微振动动态测量装置,测量精度达0.02 μm. 针对研制的大口径超精密非球面磨削机床分析测量了砂轮轴转速和磨床主轴转速、砂轮轴和磨床主轴的静压轴承油压对砂轮轴和磨床主轴的径向微振动和轴向微振动的影响,确定了使该磨床砂轮轴和磨床主轴微振动量最小时的砂轮轴转速和静压轴承油压以及磨床主轴转速和静压轴承油压的工艺参数,利用该参数加工的500 mm口径的非球面面型精度小于4 μm.     

身管线膛精锻加工过程的数值分析

身管线膛精锻加工工艺是身管线膛制造的一种新方法,它可以提高生产效率,同时经线膛精锻加工的身管寿命比常规加工的身管寿命高,精度好。因此,身管精锻工艺已广泛应用到欧美的大部分速射武器身管的制造中。我国虽然已将线膛精锻工艺应用到部分口径的身管生产中,但其工艺基础理论分析却非常缺乏。以某身管线膛精锻加工过程为研究对象,用基于拉格朗日方程的大变形刚塑性有限元商用软件DEFORM-2D对身管精锻加工过程中的应力及径向锻压力进行建模和数值分析,用实验验证了模型和方法的正确性,改变精锻加工过程中的加工参数和模具结构参数,找出加工参数和模具结构参数对加工过程的定量影响规律,从而对实际加工过程中工艺参数的优化选取提供参考。     

伺服控制在离心叶轮数控加工中的应用研究

指出了多轴加工中伺服参数调整的意义,详细分析了各伺服参数及其作用,并在实际加工中加以验证。针对精度要求高的叶轮类零件加工,以离心叶轮为例,在加工中进行伺服调整,并比较分析加工结果。试验结果表明,优化伺服参数可有效减小系统跟随误差,改善叶轮加工精度。     

正交车铣加工切削力仿真分析

针对正交车铣加工变深度、变厚度的切削特性,基于其加工原理采用数学方法建立切削力的理论模型,并在无偏心和偏心二种情况下分别仿真圆周刃和端面刃的切削力随铣刀转角的变化规律。通过切削参数对切削力影响规律的仿真结果分析表明,圆周刃在整个切削过程中起到主导作用;在相同切削参数条件下,随着进给量和偏心距的增大,切削力增大,而偏心切削力大于无偏心切削力。因此该切削力的理论模型为正交车铣加工机理的研究提供理论基础和参考依据。     

基于铣削系统动力学响应的球头铣刀铣削表面形貌建模

基于系统动力学响应完成弱刚度球头铣刀铣削系统中铣削表面形貌建模,对于提高表面质量具有重要的理论价值。为此,借助齐次坐标变换原理建立球头铣刀刀齿的运动学轨迹,按照机械建模法提出铣削力的求解方法,根据再生振动理论建立柔性刀具-柔性工件铣削系统的动力学模型,基于全离散法提出考虑变时滞效应的工艺系统动态位移求解方法,并采用线性插值法修正刀齿运动轨迹;综合Z-MAP法和数值法提出球头铣刀铣削表面形貌仿真方法,在完成加工轨迹驱动的表面形貌几何仿真的基础上,实现考虑振动诱导下工艺系统动态位移的表面形貌物理仿真;以硬质合金球头铣刀铣削7050-T6进行验证性实验。实验和仿真结果具有较高的一致性,表明该仿真方法是有效的,可以为实际加工参数的选择和优化提供理论依据。     

芳纶纤维增强复合材料低温铣削研究

为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷,提高其切削性能和加工质量,采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌,3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度,测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明：相比于干切削,深冷切削时切速越高,表面质量越好,相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下,随着切速升高,主切削力均呈下降趋势,且深冷时下降得更加明显,当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足,以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性,导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高,切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。 为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷,提高其切削性能和加工质量,采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌,3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度,测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明：相比于干切削,深冷切削时切速越高,表面质量越好,相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下,随着切速升高,主切削力均呈下降趋势,且深冷时下降得更加明显,当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足,以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性,导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高,切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。     

飞机整体结构件加工变形的初始残余应力-初始几何误差耦合影响与控制

随着高速铣削中材料的去除，毛坯初始残余应力的释放必将引起飞机整体结构件的加工变形。分析具有初始几何误差的毛坯初始残余应力释放造成的加工变形是控制加工质量的核心，对于实现加工过程的精密化至关重要。建立加工变形的力学模型及其相应的有限元方法，揭示毛坯初始几何误差对零件变形的影响规律。以最小变形为目标建立加工位置的优化模型，根据相邻两个加工位置的增量不超出阈值这一条件，提出优化模型的步长递减算法。计算结果表明：无论变形趋势还是幅值，三框整体结构件加工变形的模型计算值、有限元仿真值与试验结果均非常吻合；毛坯有初始几何误差与无初始几何误差两种情况下，三框整体结构件的最佳加工位置分别为22.754 3 mm和23.265 mm，相应的零件变形值分别为-0.006 mm和-0.007 mm；毛坯无初始几何误差时，零件在位置22.754 3 mm处的变形为0.043 mm；毛坯有初始几何误差时，零件在位置23.265 mm处的变形则为-0.144 mm；所得结果进一步验证了毛坯初始几何误差对零件变形具有极大影响。     

在螺旋锥齿轮数控铣齿机上加工斜齿圆柱齿轮

利用螺旋锥齿轮数控铣齿机,取消滚刀不但可以加工圆锥齿轮和准双曲面齿轮,还可以加工圆柱齿轮.该方法是通过刀盘一面旋转,一面平移可形成产形齿条(媒介齿条)的原理来实现的.为此,引入产形齿条固连坐标系和刀盘固连坐标系.当刀盘绕固连坐标系x轴旋转时,形成圆锥面;斜齿圆柱齿轮则是圆锥产形齿条作平移,圆柱齿轮作转动时的包络面.同时,导出了该方法的圆锥的锥面方程,斜齿轮啮合方程和齿面方程.     

大型光学非球面超精密磨削的几何模型研究

大型光学非球面元件的特殊优越性使其在现代光学系统中是不可替代的,实现高效率、更经济的生产以满足对其数量与质量的迫切要求是光学元件的制造面临的一大难题.二轴联动的超精密数控机床是用来加工轴对称非球面光学元件的,若在工件主轴上安装可以精确给出旋转角度的码盘,并使用金刚石砂轮就可以用来进行非轴对称非球面的超精密磨削加工.在对轴对称与非轴对称两种不同非球面的曲率分析基础上,给出了两种曲面加工相应的几何模型.通过计算机仿真验证了该加工方法的简便与可靠性.对二轴联动的超精密数控机床的技术改造可以实现三维加工,为提高效率、降低设备投入提供了依据.     

V形轮廓零件的普通镗刀数控加工

数控加工V形轮廓零件时,刀具中心轨迹应偏离工件轮廓一个刀具半径,构成V字形.根据普通镗刀自身特征,在刀具中心轨迹上取若干点,用镗孔方式完成其加工.当刀具在斜面上连续两次下刀时,刀具轮廓间会产生一个残留的凸台,而随着镗削点个数的增加,凸台高度会逐渐减小,直到满足所需技术要求.