汽车覆盖件模具的非球头刀宽行加工方法

汽车覆盖件模具型面一般是由大面积平坦面和一定陡立面结合的构成的自由曲面.针对汽车覆盖件模具粗加工及半精加工中球头刀效率低的问题,将非球头刀的宽行加工应用于汽车覆盖件模具粗加工与半精加工过程,在工艺上使用环形刀加工陡立面,高进给铣刀加工平坦面的组合加工方式来代替普通球头刀加工,论述了高进给铣刀在加工平坦类曲面中的优势,提出了平底类刀具铣削平坦凹曲面的最小曲率半径判定原则,并对环形刀和高进给铣刀铣削区域内的刀路轨迹进行优化.最后,在三轴数控机床上进行了实验验证,实验结果表明:宽行加工工艺与球头刀加工相比可提高加工效率44.75%.     

环形刀加工凹曲面时避免欠切的刀具倾角计算

针对环形刀在平坦凹曲面的加工中会产生欠切干涉这一现象,采用调整装夹角度的方法来优化工件表面质量.通过刀位点的行距公式及凹曲面上的曲率的计算等公式,推导出刀具的走刀方向及最佳的装夹角度.仿真实例证明,该方法能有效地避免加工中存在的干涉现象,并能改善凹曲面表面质量.     

高效数控加工中环形刀加工行距优化

针对平面和曲面的特点,基于环形刀有效切削形状这一概念,在三轴数控加工中分别提出了4种型面的刀具尺寸参数、残留高度与行距之间的关系公式.通过推导,分别得出在指定残留高度下基于刀触点和刀位点的最优行距值.实验证明,根据刀位点推导的关系公式所计算出的残留高度更为接近工件加工后的实际残留高度值.该算法合理能够有效提高加工效率和工件质量,为后续刀具路径轨迹规划中的行距选择及走刀方向的确定提供了理论基础.     

自由曲面截面线无干涉刀轨生成方法的研究

截面线法是数控加工中重要的也是应用较为广泛的一种刀具轨迹的生成方法．以球形刀加工自由曲面为例，对截面线无干涉刀轨生成方法进行了研究与探讨．该方法实现了对刀具干涉的快速分析检测与处理，提高了数控加工和生产效率．此外，该方法不仅可以在数控加工中生成无干涉刀具轨迹，而且可以确定加工中的欠切区域，以便于后续加工．     

聚晶金刚石切槽刀的研制

本文针对发动机活塞材料的改变，其可加工性下降，以往硬质合金切槽刀已不能满足要求的问题，研制了聚晶金刚石切槽刀，使加工效率提高二倍，加工成本降低62％，并且提高了加工精度。本文既探讨了刀具的制作，又探讨了刀具的检测。     

旋转刀盘母面成形的弧齿线圆柱齿轮数学建模

将空间啮合理论用于齿轮的齿面数学方程推导,建立了可用于理论分析的采用旋转刀盘为成形母面的弧齿线圆柱齿轮齿面数学方程.通过观察分析齿轮加工中刀盘与齿胚的运动关系,将弧齿线圆柱齿轮齿面分割为3个主要构成曲面,建立了加工过程中的动态与静态坐标系,依据曲面包络理论建立工作曲面的曲面数学方程,根据坐标转换关系建立了齿底和齿根曲面方程;在此基础上建立齿面方程.输出齿面的点云数据,通过逆向工程拟合取得可用于编辑裁剪的齿轮曲面,再根据曲面之间的关系裁剪曲面,最终生成齿轮3D模型实体.此方法建立了精确的弧齿线圆柱齿轮3D模型,并且与采用模拟加工方法生成的模型一致,为精确地进行有限元分析提供了基础;而由此方法获得的曲面方程可用于对弧齿线圆柱齿轮的理论分析.     

基于极坐标投影法的五轴加工刀具路径生成法

针对五轴加工中刀具矢量变化较大且易产生干涉的问题,提出了基于极坐标投影法的五轴加工刀具路径生成法。利用微分几何理论计算得自由曲面的法矢、主曲率及其极值,利用极坐标投影法获得刀轴矢量,并求得可能的干涉区域;应用等距偏移曲面法计算出曲面数控精加工刀位数据,并通过控制切削残留高度的方法求得切削行距。结果表明,极坐标投影法可以得到无干涉的五轴加工刀位数据,并可以获得均匀变化的刀轴矢量。     

圆弧齿线圆柱齿轮全齿面数学模型及切齿条件分析

以旋转刀盘法双刃铣削圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象,推导了含过渡齿面的圆弧齿线圆柱齿轮全齿面方程。在此基础上,提出了一种全齿面参数范围的计算方法,进行了齿面参数范围计算并仿真得到齿轮模型。以能获得完整齿形的最大齿宽为齿宽条件,研究了刀盘半径、压力角、模数等参数对齿宽条件的影响规律。通过分析轮齿各截面齿廓的根切条件,得到了圆弧齿线圆柱齿轮避免出现根切的最小齿数。进行了该齿轮的加工检测试验,测量结果验证了本文方法的正确性。     

硬质合金涂层刀具铣削SiCp/Al复合材料刀具磨损研究

SiCp/Al复合材料因含有大量SiC硬质颗粒而使其切削加工性较差。针对该材料的高速高效加工问题,利用硬质合金涂层刀具对体积分数为20%的SiCp/Al复合材料进行面铣,通过单因素实验,研究了切削速度、进给量和轴向切削深度对刀具前刀面和后刀面的磨损过程的影响,以及刀具磨损萌生、扩展演化规律。结果表明:在硬质合金涂层刀具精加工SiCp/Al复合材料过程中,刀尖与工件表面的接触先是凸圆弧面接触,然后变成凹圆弧面接触,最后变成平面接触;刀具磨损随切削速度和轴向切深的增大而增大,而随进给量的增大而减小;硬质合金涂层刀具失效的原因主要是后刀面的耕犁磨损,后刀面最大磨损量VB_(max)超过了0.6 mm,而后刀面磨损的主要原因是磨粒磨损和涂层剥落。     

汽轮机叶片圆环形盘铣刀包络铣削方法

为提高汽轮机叶片的加工效率,缩短汽轮机生产周期,在分析汽轮机叶片曲面构成及其加工方法的基础上,提出了采用圆环形盘铣刀包络铣削汽轮机叶片曲面的新方法.利用定向最小距离原理,对圆环形盘铣刀包络加工刀触点和刀具轨迹进行计算,研究了刀触点的计算模型和计算方法.采用该加工方法后,刀具轨迹行程相对于采用球头铣刀包络加工时有明显缩短,在提高叶片加工效率方面作用明显.研究内容为汽轮机叶片专用数控机床和叶片抛光机的设计提供了理论参考.     

曲面加工中进刀策略的自适应研究

通过对自由曲面数控加工中残留高度的分析,得出结论：用球铣刀加工曲面时,理论粗糙度与铣刀半径、表面曲率、参数曲线斜率等有关。在此基础上, 提出了基于参数曲线曲率的自适应进刀方法和全面曲面的等误差、均匀粗糙度加工概念,建立了能实现这种加工的进刀策略模型及其算法。分析表明：该模拟所确定的进刀路径,在一定精度下效率高于等步距方法。     

基于k-均值聚类算法的模具型腔曲面分片加工研究

为了提高复杂曲面的加工效率,解决编程人员凭经验分片导致加工特征遗漏和区域参数不合理的问题,提出了一种基于k-均值聚类的模具型腔曲面分片方法.首先,将型腔曲面根据曲面加工特点进行分类;然后,根据k-均值聚类分析原理,将型腔曲面上加工特性相似且相邻的点归集到一个加工区域内;进而,型腔曲面被分割成若干具有不同加工特性的曲面片;最后,针对每个曲面片的特性规划刀具路径实施分片加工,将接刀痕迹控制在曲面片的交接处,以达到提高效率及加工表面质量的目的.结果表明,此方法能明显减少加工轨迹的长度,提高加工的效率及质量.     

非圆截面零件数控加工中参数编程方法的研究

针对非圆截面零件异型轧辊环状孔型的数控加工工艺要求,利用西门子数控系统,分析了异型轧辊环状孔型曲线的加工策略和加工过程中刀具的位置,建立了异型轧辊环状孔型曲线的数学模型,定义了 R 参数,并给出了参数编程方法.编程实例表明,该编程方法工作可靠,工作量小,工作效率高.为 R 参数编程方法在非圆截面零件数控加工中的实际应用提供了技术支持.     

自由曲面砂带磨削轨迹规划与误差控制分析

砂带磨削是提高自由曲面工件型面精度和表面质量的重要手段之一,针对目前自由曲面砂带磨削加工在效率和精度方面存在不足,基于砂带磨削加工的特性,提出了一种基于加工精度控制的自由曲面砂带磨削加工的轨迹规划方法。首先,对实现无曲率干涉的接触轮半径及满足加工允差的接触轮宽度进行了公式推导,结合轮与曲面上加工点主曲率关系,通过双倍体的遗传算法优选出满足自由曲面要求的加工允差,并获取无曲率干涉加工需求的接触轮尺寸参数。然后,基于加工点的主曲率方向实现加工轨迹的自适应宽行距规划,同时采用柔顺处理算法对其点导动规划过程中当曲面存在扭曲时的磨头潜在的大幅往复摆动运动进行了柔顺处理,获得了行距稳定且满足加工时接触轮在磨削点处始终与自由曲面达到最佳贴合效果的磨削轨迹。最后,应用该方法对某航空发动机叶片型面进行轨迹规划,并在数控砂带磨床上进行了加工验证。结果表明：规划的磨削加工轨迹能够使得叶片轮廓截面精度较好地满足加工要求,提高了叶片型面的表面质量和精度,证实了该方法的有效性和实用性。本文提出的轨迹规划方法可科学合理地控制曲面预期加工允差,解决了在自由曲面砂带磨削过程中因接触轮尺寸参数选择不当而引起的局部干涉的计算难题,能够有效提高砂带磨削加工的效率和精度。     

Continuity control method of cutter posture vector for efficient five-axis machining

During five-axis machining of impeller, the excessive local interference avoidance leads to inconsistency of cutter posture, low quality of machined surface and increase of processing time. Therefore, in order to improve the efficiency of five-axis machining of impellers, it is necessary to minimize the cutter posture changes and create a continuous tool path while avoiding interference. By using an MC-space algorithm for interference avoidance, an MB-spline algorithm for continuous control was intended to create a five-axis machining tool path with excellent surface quality and economic feasibility. A five-axis cutting experiment was performed to verify the effectiveness of the continuity control. The result shows that the surface shape with continuous method is greatly improved, and the surface roughness is generally favorable. Consequently, the effectiveness of the suggested method is verified by identifying the improvement of efficiency of five-axis machining of an impeller in aspects of surface quality and machining time.     

柱形棒铣刀铣削锥形螺杆的切削形面产生机理

为了采用柱形棒铣刀实现几何形状较复杂部件螺杆挤出副的高精度铣削加工,根据刀具与工件的空间几何关系,利用柱形刀具截面与工件的实际切削点建立数学模型.经过理论分析推导出在开槽和精加工时由柱形棒铣刀所铣削的实际螺旋形面,说明了其为近似倒锥形而非圆柱形,进而提出了由反求计算校正铣刀摆角的方法,并通过实际试切实验验证了理论分析的正确性.该方法可用于实际切削加工前的计算,以正确确定刀具摆角,有效提高锥形螺杆曲面的加工精度和效率.     

基于遗传算法的刀具路径优化排布方法

为缩短数控(NC)加工时间和提高加工效率，提出了一种新的基于遗传算法的刀具路径优化排布方法.该方法以加工代码分析为基础，将刀具路径分解为一系列切削路径组和对应的辅助运动路径，根据加工类型将切削路径细分为开放式切削路径和封闭式切削路径.构造了一种新的分段染色体模型，将染色体分为主节和附加节，用不同的编码方法对开放式切削路径和封闭式切削路径进行编码表示.采用改进的遗传算法，对分组后的切削刀具路径进行优化运算，得到了刀具路径排布的近似最优解.实验结果表明，该方法具有良好的优化效果，可以明显缩短辅助运动路径的总长度，减少加工时间.     

整体叶轮展成电解精加工成型规律及运动设计

为提高整体叶轮精加工展成运动设计效率和加工精度,对精加工阴极表面进行离散化处理,研究其成型规律,建立了成型规律的数学模型,提出以叶片拟合型面母线的法向偏置线为基准进行展成运动轨迹设计.利用得到的数学模型对展成运动的合成进给速度进行优化设计,从而控制加工中去除材料的厚度.实验证明,以该数学模型为基础的展成运动设计方法可以...