数控加工仿真中自由曲面的碰撞干涉检验

碰撞干涉检验是数控加工仿真的主要目的之一.文章解决了数控加工仿真中的自由曲面碰撞干涉的问题:把碰撞干涉分为四种情况,对其分别提出不同的检验方法,并阐述了具体的解决方案.这些方法对3-5轴数控机床均适用.其中提出的刀具与曲面全局干涉的检查算法解决了求曲面到刀具最小距离的问题,即根据曲面到刀轴最小距离判断刀具是否与曲面发生干涉.     

基于三角面-三角形相交检测的五轴数控加工碰撞干涉检测算法研究

碰撞干涉检测速度是五轴数控加工的关键难题之一。为了提高碰撞干涉检测速度,提出一种新的基于三角面片的碰撞干涉检查算法。使用分层OBB和八叉树相结合的算法快速检测出被检测面上可能存在干涉的碰撞叶子节点,将碰撞叶子节点用三角面片表示出来;在包含碰撞干涉叶子节点的三角面片和OBB的三角面片之间,通过三角面片的矢量判别法实现工件表面和加工轴之间的碰撞干涉检测。该算法克服了传统算法速度慢、效率低等问题,提高了碰撞干涉检测的准确性和精度。     

基于NX桥式五轴龙门加工中心仿真系统的开发

应用NX软件,根据桥式五轴龙门加工中心的结构性能通过按比例建模、虚拟装配、建立运动模型等流程开发出五轴联动高速数控加工中心仿真系统,使整个切削过程在计算机上得以实现,为干涉碰撞现象的预防提供了强大的控制平台。模拟加工后的零件与期望零件可以经过分析对比,优化切削,改善加工品质,同时也大幅提高了工作效率,降低空运转的切削验证成本。     

虚拟装配环境中的一种碰撞干涉检测方法

提出了在虚拟装配过程中零件与装配体碰撞干涉检测的一种方法。用投影轴算法检测出装配对象的碰撞,用坐标跟踪检测方法确定干涉余量值,并用连续包围盒对复杂和不规则的模型进行分割,通过这三种方法的配合使用,虚拟装配系统对干涉体进行了有效的、实时的、精确的检测。     

WorkNC Auto5——全新模具5轴加工编程技术

5轴加工的一个主要特征就是在切削过程中使用短刀具,从而显著降低刀具的受力弯曲,提高加工表面质量,防止返工并大量减少了电极的运用.5轴编程中人们往往十分关注对干涉和碰撞的检测及回避,但是对CAM系统而言,仅有这些是远远不够的,系统必须充分考虑到机床的运动学与几何学的限制条件,这对CAM系统是一个强有力的挑战.     

硅片纳米磨削过程中磨粒切削深度的测量

分析了硅片纳米磨削过程中磨粒切削深度的特点,采用基于扫描白光干涉原理的三维表面轮廓仪对磨削后硅片表面的磨削沟槽的深度和宽度进行了测量,进而对磨削沟槽的深度和未变形切屑的横截面的宽高比进行了统计分析。研究表明,采用硅片自旋转磨削方法对硅片进行纳米磨削时,参与切削的磨粒数量极少,起主要切削作用的磨粒只占有效磨粒数量的一小部分,此部分磨粒的切削深度大于砂轮的切削深度,甚至可达后者的2倍;未变形切屑的截面为三角形,其宽高比在21～153之间,平均值为69。     

铍铜合金铣削过程刀具黏附现象对切削颤振影响分析

为了满足高精密铍铜件表面的加工要求,研究刀具表面黏附过程对切削系统和已加工表面的影响,有利于提高加工质量和加工效率。通过建立二自由度切削颤振系统,结合工件材料特性、黏结过程和断续切削过程,采用单因素高速铣削实验方法,解析刀具损伤、切削颤振和已加工表面的内在联系,并通过电镜扫描和白光干涉对刀具表面和已加工表面进行对比分析。切削速度和黏附程度的差异性,极大地影响了切削过程的稳定性,导致已加工表面缺陷的产生。不同黏附环境往往导致了不同的切削状态,尤其是高黏附率环境下的刀具表面黏附有利于维持切削刃形态和减缓加工颤振现象。     

金刚石框架锯锯切研究(Ⅲ)--单个金刚石结块锯切力的特征与影响因素分析

在对金刚石框架锯锯切加工动力学和锯切破碎机理模型的研究基础上，通过单颗粒金刚石划痕，单个刚石结块切削石材的系列实验，测量并分析了金刚石框架锯锯切加工时的切削力特征及其影响因素，结果表明，单颗粒金刚石和单个金刚石结块以及不同切削路径切削时的切削力不同的特征，反映了切削断裂过程性质的变化。金刚石浓度低和金刚石颗粒直径小时金刚石磨粒形状和切削方位对切削力有较大的影响，减小切削深度，使用切削液，在已切削表面上切削时，切削力下降，在框架锯锯切中，单颗粒金刚石承受载荷不高，考虑到磨粒切削干涉和重复切削的影响，单颗粒金刚石承载大约在5－15N之间。     

自由曲面五坐标端铣加工干涉避免的研究

基于平底端铣刀有效切削轮廓曲率与刀触点曲面法曲率匹配,初定刀具姿态,再通过刀具圆柱面与曲面求交,推导了交线上各点坐标的计算公式.利用交线上干涉点数据,计算并调整刀具姿态,避免切削刃后缘和侧缘过切被加工表面,消除瓶颈干涉.与用刀触点曲率半径计算并消除瓶颈干涉的方法相比,该方法更合理、更实用.     

一种机器人末端执行器的姿态控制算法

利用工业机器人实现飞机零部件自动制孔时,由于产品大多曲率大,且形状不规则,末端执行器很难用一种姿态完成加工。提出一种末端执行器加工姿态的初步控制算法,优化机器人制孔姿态,防止加工过程中出现碰撞干涉等情况,并基于DELMIA软件搭建了机器人制孔仿真平台,验证了该算法的可行性。     

基于叶片零件的Mastercam造型与四轴加工

分析叶片零件的图样结构及加工精度要求,制订叶片零件的数控加工工艺,合理选择切削用量,使用MastercamX5软件进行叶片的三维特征造型,规划叶片零件的放射状粗加工,叶片零件的曲面流线四轴精加工。经实体切削仿真得到无碰撞、无过切的轨迹,应用Mastercam软件为快速高效优质地加工复杂的叶片零件奠定了基础。     

织构化刀具表面摩擦磨损特性与减摩降磨机制研究

在刀具表面设计并加工出一定结构的微织构,可大幅改善刀具-切屑表面的摩擦状态。为了探究不同形态的织构刀具在干摩擦状态下的摩擦磨损特征,通过有限元仿真分析软件ABAQUS对不同织构类型的刀具进行分析,结合刀具的应力状态分布情况分析各类织构对减摩抗磨作用的影响。同时,利用飞秒激光器在刀具表面加工不同类型的织构并与钛合金磨球进行摩擦磨损实验,测定其摩擦因数,分析不同类型织构刀具表面的磨损情况和形貌。仿真及试验结果表明：刀具T1应力集中区分布广泛,应力集中严重;相对于T1,刀具T2、T3、T4、T5的等效应力值出现大幅降低,且应力分布较为均匀,其中刀具T4的表面等效应力值最低,且降温效果最优。上述结果表明：带有不同类型织构的刀具较无织构刀具的摩擦因数均有不同程度降低,一定程度上缓解了刀具表面的黏结磨损,其中T4摩擦因数降低最为显著,减摩效果最为突出。     

Experimental research on cutting force variation during primary chatter vibration occuring in plain milling operation

Plain milling operation is characterized by a transient and intermittent cutting process, in which undeformed chip thickness varies continuously. The undeformed chip thickness variation is opposite in the up milling and down milling processes. First, the property of primary chatter vibration in plain milling operation is investigated. In the up milling process, the transient vibration generated in the initial stage of the cutting operation develops into primary chatter vibration, along with the chip thickness increase. On the other hand, a large amount of vibration energy is supplied during the initial collision of the cutting edge with the workpiece at a large undeformed chip thickness in the down milling process; and immediately after this collision, the primary chatter vibration of almost stable amplitude continues. Secondly, the vibration energy supply during the primary chatter vibration of plain milling operations is investigated on the basis of the experimental results. The exciting mechanism can be explained by considering the interference between the tool flank and the workpiece surface accompanying the arbor vibration. An unusual phenomenon is also discussed, in which the normal cutting force component has two maxima during one period of vibration in up milling. From the above results, the cutting edge shapes (effective relief angle and cutting edge radius), and the torsional rigidity of the milling arbor must be carefully determined, to prevent the primary chatter vibration in plain milling operation.     

YW2切削AISIH13钢切屑形成的试验与数值研究

文章以YW2对AISIH13钢进行切削及数值模拟实验。扫描电子显微镜和能谱散射仪被用于切屑微观形貌观察及成份分析。实验结果表明,切削用量对切屑形态的影响显著;切削热促使切屑表面氧化。模拟结果显示切屑温度高达700℃左右,其应力应变分布有助于"卷曲"生长,呈螺旋状;切屑发生碰撞而折断,其临界断裂应力与应变分别为702MPa及1.65mm/mm。     

研磨刀架结构对金刚石刀具刃口质量的影响

金刚石刀具刃口锋利度和刀面表面粗糙度对所加工零件的质量有着重要影响。较好的研磨刀架结构将有助于降低因刀架而产生的振动扰动,获得高质量的刀具刃口。通过改进刀架结构,使刀具刃口锋利度从300 nm提高到了50 nm,表面粗糙度从15 nm提高到了0.5 nm,刀具刃口质量得到了明显改善。     

叶轮高速开粗加工路径优化设置研究

分析叶轮五轴数控加工刀具路径优化及NURBS曲面优化算法,应用MasterCAM X6软件中的叶轮专家系统,完成叶轮的高速五轴开粗加工优化参数设置,模拟仿真得到无碰撞、无过切的五轴叶轮开粗刀路轨迹。经实际切削验证,得到开粗的叶轮。     

Characterisation of nanosurface generation in single-point diamond turning

This paper describes a parametric analysis of nanosurface generation in single-point diamond turning (SPDT). The properties of the surface roughness profiles were extracted and analysed using the power spectrum analysis method. A series of face cutting experiments was undertaken on an aluminium alloy under various cutting conditions. The results indicate that the power spectrum of a surface roughness profile is basically composed of several periodical components that can be correlated to different process parameters and mechanisms of surface generation. Moreover, it is found that the tool feed, tool geometry, spindle error motions and relative vibration between the tool and the workpiece are not the only dominant components contributing to the surface generation in SPDT. Materials swelling and tool interference are other important factors. Based on these findings, relationships are proposed to explain the influence of tool interference on the variation of the spectral components and process parameters. The implications of these findings on the optimisation of the surface quality in SPDT are also discussed.