基于OpenGL的数控磨削麻花钻仿真系统研究

在视窗操作系统中,以VC++6.0软件为开发平台,基于OpenGL、三维模型和数学模型建立了数控磨削麻花钻仿真系统,通过数控代码编译、布尔运算、双缓存技术等实现了磨削加工螺旋槽的三维动态仿真显示。     

基于五轴平台的枞树型轮槽铣刀加工工艺分析

轮槽成型铣刀是加工汽轮机轮毂槽的重要工具,其结构复杂且加工困难。为提高加工效率和精度,以某型高速钢轮槽铣刀为例,提出基于五轴平台的加工工艺方法。使用UG软件基于五轴车铣复合机床规划粗加工刀具路径,并采用专用后置处理器生成数控加工程序,通过虚拟机床进行仿真验证;采用NUMROTO软件规划精加工路径,获得磨削NC代码并进行虚拟加工验证;进行实际切削验证,通过DOOSAN PUMA SMX2600ST车铣复合加工中心对刀具进行粗加工后,在SAACKE UWIF五轴工具磨床上完成刀具的精加工。实验结果证明,该工艺方法不仅能保证产品质量符合工艺设计要求,而且制造效率提高了20%。     

基于模块化装配结构的精密拉刀数控成形磨床磨削仿真研究

针对精密拉刀数控成形磨床功能结构、尺寸规格以及工艺需求多样的特点,在对拉刀磨床进行模块化装配结构设计的基础上,进行计算机虚拟仿真实验,以验证数控加工代码及磨削工艺的合理性,同时取得拉刀磨削仿真验证方法.复杂六轴四联动磨床磨削运动复杂,控制要求高,通过分析其结构特征以及运动控制特性,构建出能处理多种类型拉刀的前角、后角、廓形、齿背以及砂轮的成形和修整的虚拟磨床.然后通过对仿真结果的分析,包括对仿真试件加工后的几何尺寸测量、刃带及投影廓形的比较等,获得加工后各拉刀参数,让其同设计指标比较,分析误差来源寻找解决方法,最终完成仿真验证实验.仿真结果表明本文构建的仿真环境合理,验证方案正确,能够满足模块化装配结构的拉刀磨床的仿真要求.     

基于五轴数控磨床的球头立铣刀后刀面加工算法的研究

提出了一种基于五轴数控磨床的球头立铣刀后刀面加工算法.为获得高精度后刀面加工算法,首先要对球头立铣刀进行数学建模,将各个加工部位参数化.每一个加工部位都可以建立各自的局部坐标系,依据数学模型得到砂轮和棒料在此局部坐标系中的相对位置和局部坐标,据此局部坐标计算得出加工所需要的NC代码.在上机加工之前对NC代码进行三维OpenGL仿真,算法就可以得到有效检验.     

某枞树型高速钢轮槽铣刀的工艺优化研究

为了提高制造效率,对轮槽铣刀的加工工艺进行了优化设计,通过车铣复合机床进行五轴联动粗加工后,采用五轴刀具磨床完成刀具的精加工,提高了刀具的制造效率及成型精度。首先,以某型高速钢轮槽铣刀为例,在分析其设计思路的基础上,通过UG软件建模并规划加工工艺路线,然后采用VERICUT软件对获得的数控代码进行仿真验证,并通过DOOSAN PUMA SMX2600ST车铣复合加工中心对刀具进行粗加工;其次,使用NUMROTO软件对刀具进行建模与磨削工艺设计,通过专用后置处理生成五轴磨削代码,并在SAACKE UWIF五轴工具磨床上完成刀具的精加工。经过实验论证,刀具各项参数均满足设计及使用要求,同时该方法具有较高的加工效率,同时大幅降低成本,后续可用于其他种类高速钢成型刀具生产,也为成型刀具的设计及制造提供了思路。     

六联动叶片砂带磨削编程系统的开发研究

以VC++为编程语言和UG/OPEN API为开发工具,通过对砂带磨削运动分析、磨削刀位轨迹计算和数控代码生成等关键技术研究,最终开发了一套六轴联动汽轮机叶片数控砂带磨床编程原型系统,并采用数控加工仿真软件VERICUT构建了六轴虚拟砂带磨削环境,对编程系统生成的数控代码进行叶片型面磨削仿真,验证了系统生成的磨削刀位点以及数控代码的正确性.     

整体叶轮五轴数控加工仿真与优化

根据整体叶轮的几何特点确定叶轮五轴数控铣削加工工艺路线,并通过UG/Post Builder后置处理器生成了NC代码;利用VERICUT数控加工仿真功能建立了五轴数控加工仿真平台,实现了加工过程的仿真、优化和NC代码验证,缩短了叶轮加工的生产周期。     

直角立铣刀加工轨迹建模及编程的研究

针对现代制造业对回转类刀具的大量需求,介绍了直角立铣刀四道主要工序整体开槽、外圆精磨、端面齿隙磨削、前端面精磨的工艺分析与加工轨迹建模。结合五轴数控磨床的结构,以加工轨迹的建模为基础,基于Visual C++6.0开发了数控工具磨床操作软件,并应用VC++和MATLAB联合编程的方法,将刀位数据进行了后置处理,获得G代码。最后,结合在VERICUT中建立的五轴工具磨床仿真环境进行虚拟加工验证自动编程生成的NC程序,为实际生产加工直角立铣刀提供了依据。     

硬质合金立铣刀螺旋槽磨削表面粗糙度模型研究

基于立铣刀螺旋槽的加工原理,根据安装参数确定砂轮磨削螺旋槽的磨削接触区;分析螺旋槽磨削接触区内砂轮与工件的等效直径和有效速度,发现立铣刀螺旋槽磨削既有外圆磨削的特点也有内圆磨削的特征。考虑硬质合金工件材料塑性隆起和砂轮速度与工件速度之间夹角对表面粗糙度的影响,建立立铣刀螺旋槽磨削表面粗糙度计算模型,分析砂轮直径、砂轮速度和工件进给速度对磨削表面粗糙度的影响。在五轴联动数控工具磨床上使用金刚石平行砂轮进行螺旋槽磨削试验。使用超景深显微镜对立铣刀螺旋槽磨削表面形貌进行分析,使用白光干涉仪测量螺旋槽磨削表面粗糙度大小。试验结果验证了硬质合金立铣刀螺旋槽磨削表面粗糙度计算模型的正确性。该模型为其他整体式刀具螺旋槽磨削表面粗糙度的计算提供了理论参考。     

球头铣刀等法前角前刀面的几何模型、NC 磨削模型和仿真

本文基于刀刃曲线方程，推导了球头等法前角前刀面的几何模型及其数控磨削模型。该模型保证球头前刀面法前角相等，并可实现螺旋形前刀面与球头前刀面一次走刀加工。最后，通过计算实例及加工过程仿真验证了上述模型的可靠性。     

麻花钻螺旋槽磨削加工虚拟仿真

分析加工麻花钻时螺旋槽与砂轮的几何运动关系,运用微分几何和运动学原理建立螺旋槽和砂轮的数学模型.在此基础上,利用VB对AutocAD软件进行二次开发,建立了麻花钻螺旋槽三雏磨削虚拟仿真加工模型,对给定参数的麻花钻进行了几何参数、刀具参数及机床运动参数的计算,并进行了虚拟仿真加工,验证了三雏磨削虚拟仿真加工模型的正确性.     

等法向前角和等径向后角微细球头铣刀刃磨研究

微细球头铣刀因其在制造复杂的曲面和零部件方面具有很大的优势而广泛应用于微机械加工领域。目前多轴数控磨削方法仍是实现微细球头铣刀批量化制造的主要方法,但是由于微细球头铣刀尺寸小,误差敏感性大,在刃磨过程中难以保证其制造精度和质量,因此迫切需要精确高效的刃磨方法来提高微细球头铣刀制造精度,降低其刃磨制备难度。为此,基于球面等导程螺旋线切削刃曲线,提出了用于等法向前角前刀面的刃磨模型。为了实现球部和圆柱形部分的后刀面的平滑连接,提出了等径向后角后刀面的刃磨模型。基于提出的刃磨模型和6轴CNC磨床运动原理,通过Matlab编程求解等法向前角和等径向后刀面微细球头铣刀刃磨过程中机床各轴运动轨迹。最后,通过磨削仿真和实验成功制造了直径为0.5mm的硬质合金微细球头铣刀,其最大几何误差不超过5%,从而验证了磨削方法的正确性和有效性。     

非共轴螺旋后刀面微钻的五轴联动刃磨方法及其钻削性能研究

微细钻头的几何结构是影响刀具钻削性能和微孔加工质量的关键因素。非共轴螺旋面钻尖由连续的螺旋后刀面组成,相比平面钻尖能有效的提高刀具的刃磨效率及其钻削性能。针对非共轴螺旋面钻尖,推导后刀面形成过程中螺旋运动发生线的位置方程,建立了基于砂轮和钻头接触线的后刀面数学模型。根据六轴数控工具磨床的运动原理,提出非共轴螺旋后刀面五轴联动刃磨方法。分析砂轮与螺旋槽之间的相对运动关系,提出微细钻头螺旋槽的数控加工方法。进行非共轴螺旋后刀面微钻的刃磨试验,验证了该刃磨方法的可行性。进而采用制备出的具有相同几何结构参数的平面、锥面和非共轴螺旋面微细钻头进行不锈钢钻削试验,结果表明非共轴螺旋面和锥面微钻的钻削力、后刀面磨损明显小于平面微钻,并且非共轴螺旋后刀面微钻的横刃磨损程度小于平面和锥面微钻。研究证实了所提出的五轴联动刃磨方法可以有效地制备出较高钻削性能的非共轴螺旋后刀面微细钻头。     

基于Matlab的数控加工代码仿真检验

为保证实际数控加工的顺利进行 ,需要采用仿真加工技术对数控加工代码的正确性进行检验。在研究数控加工代码仿真检验技术的基础上 ,开发了基于Matlab平台的数控工具磨床仿真加工系统 ,实现了复杂形状刀具数控磨削加工代码的仿真检验。     

标准麻花钻建模及锥面刃磨法的参数优化

利用三维软件Pro/E对标准直线主切削刃麻花钻进行建模。以逆向推导的方法形成麻花钻前刀面及螺旋槽部分。再采用锥面刃磨法刃磨出后刀面、主切削刃及横刃,改变刃磨参数得到不同的钻尖几何参数。在三维软件中通过建立适当的基面和相应的切线。就可以测得麻花钻主切削刃上不同点的后角和前角。根据测量数据绘制主切削刃上不同点前角和后角的变化曲线。讨论锥面刃磨法中半锥角δ和轴间角θ这两个刃磨参数对麻花钻后角和前角的影响。对麻花钻刃磨参数中半锥角δ和轴间角θ影响麻花钻几何角度的变化进行分析讨论。     

麻花钻锥面后刀面线切割成形方法的仿真研究

针对麻花钻锥面后刀面砂轮刃磨所存在的问题,提出了用线切割成形代替砂轮刃磨的方法,并建立了锥面后刀面线切割成形方法的数学模型,确定了成形参数。为验证成形方法的可行性,在建立麻花钻的三维实体模型的基础上,采用UG/CAM模块线切割工序进行刀路轨迹仿真,并后处理生成后刀面数控加工所需的数控程序,实现了自动编程。最后利用数控仿真软件VERICUT构建线切割机床模型和控制系统,模拟真实加工环境进行加工仿真,并对加工结果进行分析,验证了线切割方法的可行性。     

麻花钻复杂螺旋槽面分段成形磨削的砂轮廓形计算

针对高性能新型麻花钻螺旋面端截形复杂和不可能实现一次性磨削螺旋槽的技术难题,根据圆柱螺旋面成形的基本原理,对工件螺旋面和成形砂轮回转面的接触线及螺旋面端截形进行详细分析,提出了对麻花钻螺旋面端截形进行分段对应优化求砂轮廓形并多次磨削螺旋槽的方法,通过仿真验证了该技术的正确性。     

基于UG的标准麻花钻三维实体建模

建立麻花钻的三维实体模型是对麻花钻进行几何设计、制造、切削性能分析和对钻削过程进行仿真研究的基础。基于麻花钻的制造过程,介绍了在三维软件UG环境下,根据标准麻花钻的相关参数进行三维实体建模的方法,采用椭圆弧代替螺旋槽截形生成前刀面,分析了后刀面锥面刃磨法,在此基础上采用改进的新型锥面刃磨法建立后刀面模型,完成麻花钻实体模型。     

一种新型数控工具磨床的构想与实现

1 问题的提出传统的工具磨床备有为数重多的附件,用以实现不同工具的加工工作。然而,这种加工工作能力还是相当有限的。例如,采用分度装置和角度工作台配合可以刃磨等螺距锥度立铣刀,但要刃磨等螺旋角锥度立铣刀或球头立铣刀就很困难。又如,利用钻头刃磨附件可以刃磨普通麻花钻的后刀面,但要修磨钻头横刃成刃磨群钻却无法实现。数控工具磨床的出现部分地解决了上述问题。例如,在多坐标数控工具磨床上可以     

整体式立铣刀螺旋角在机测量研究

为了测量立铣刀的螺旋角,基于接触式测量设计了一种在机测量方法.该方法在五轴磨床上通过测头与立铣刀接触获取探测点的坐标,根据这些坐标值计算螺旋角.研究了在机测量系统软硬件组成.针对螺旋角的测量,建立了螺旋线模型.通过测量路径生成算法对螺旋线数学模型进行分析确定探测点和运动矢量,通过测量代码生成算法根据探测点和运动矢量生成测量数控代码,通过数据处理算法对探测点坐标进行计算求得螺旋角.经过测量验证,实测螺旋角绝对误差不超过0.218°,相对误差不超过0.8％,方差不超过0.006平方度.