异型石材复杂曲线锯切加工算法研究

在分析18种异型曲线锯切加工算法的基础上,提出针对内弧线段、外弧线段和过渡线段的运动控制算法,确定过切判断和干涉检验的基准法则,提出异型曲线锯切加工工艺算法编制的一般流程。以此为依据开发的异型曲线锯切加工工艺系统,能够对复杂曲线进行锯切加工路径的编制,实际加工表明该算法有效。     

平底刀最优刀轴矢量规划算法

在进行自由曲面平底刀五轴数控加工刀轴矢量规划时,现有算法多以材料去除率最大作为优化目标,然而加工效率最高的刀轴矢量不一定是刀具最优姿态,还需要综合考虑加工质量、刀轴光顺等因素。从这几个方面建立单个刀轴矢量和相邻刀轴矢量光顺性的度量指标,并以归一化度量指标加权和最小作为优化目标建立刀轴矢量优化模型,经理论分析将多目标规划问题转化为力学平衡问题,弹簧模型中高斯球面上运动节点的平衡位置就是最优刀轴矢量。仿真结果表明SE权因子影响加工效率,DW、DM权因子影响机床运动平稳性,DF权因子影响切削条件,选择合适的权因子可以获得材料去除率大、加工效率高以及在工件坐标系、机床坐标系和进给坐标系下光顺的刀轴矢量。     

曲面划分的刀轴矢量规划

在对复杂曲面加工过程中往往会遇到曲率变化过大的区域,这将导致相邻刀触点的刀轴矢量发生剧烈波动,影响加工质量,同时也会使得机床的稳定性下降。针对这一问题,提出一种基于曲面划分的刀轴矢量规划方法。该方法通过离散曲面,并计算各离散点的高斯曲率与平均曲率,以此为依据将曲面划分为多个区域。依次规划每个区域的刀轴矢量,对于出现的局部突变点进行优化。该方法有效地减小了刀轴矢量变化率。通过仿真实验分析验证了该方法的有效性。     

基于有向图的刀轴矢量优化研究

针对球头铣刀的五轴数控加工,提出了一种基于有向图的刀轴矢量优化方法。根据刀轴矢量数据量大的特点,提出了建立刀轴矢量有向图的最小优化模型和算法。该方法能获得全局刀轴矢量变化量最小的刀轴矢量序列,将可行域边界上的刀轴矢量加入到有向图的计算中,提高了算法的计算效率。仿真分析表明,该方法优化了刀轴矢量的连续性和光顺性,对于最佳刀具姿态在可行域边界上的加工具有一定的适用性。     

RTCP算法中无碰刀轴矢量的确定

针对五轴数控加工中主轴头中心角速度超限和非线性误差的问题,提出了基于旋转轴线性插补的RTCP算法,分析了插补过程中的全局干涉现象,推导了刀杆偏差系数公式,得到了RTCP模式下的无碰干涉区域,避免了干涉现象的发生。算法减小了非线性误差,保证了插补过程中机床旋转轴的运动平稳性,当刀具长度变化时无需重新通过后置处理生成数控程序,提高了加工效率。仿真结果证实了算法的可行性。     

五轴联动刀轴矢量平面插补算法

大多数数控系统仍默认以旋转轴角度线性插补插补方式进行铣削加工,实际刀轴矢量偏离理论刀轴矢量位置,产生极大的非线性误差。在五轴联动数控加工中心圆周铣削倾斜面时,表现为实际刀轴矢量偏离待加工平面,造成过切或欠切误差。而且,机床类型不同,铣削的误差表现形式也不同。经研究表明,此非线性误差完全来源于旋转轴角度的线性插补方式。从研究分析运动学坐标转换开始,从理论上研究旋转轴角度线性插补的原理和产生非线性加工误差的根源,提出刀轴矢量平面插补具体算法,并针对CA型双摆头类型机床进行仿真验证,新算法从根本上解决了该问题。     

五轴联动刀轴矢量平滑插补算法

针对现有刀具姿态控制方法不能保证加工中刀轴矢量平滑变化,造成旋转轴速度、加速度的不连续以及加工精度低、表面不光滑等问题,在分析刀轴矢量变化与旋转轴速度、加速度平滑性间关系的基础上,提出一种能够保证加工中旋转轴速度、加速度连续的刀轴矢量平滑插补算法.该算法先依据给定首末刀轴矢量建立局部旋转坐标系;在已建立的局部旋转坐标系中采用倾斜角和射影角来表示刀具姿态曲线;依据刀具姿态曲线的二阶连续性对倾斜角和射影角表达式进行求解.算法仿真和实际验证结果表明,本算法能够保证加工中刀具姿态曲线经过程序给定刀轴矢量,在产生较小刀具姿态误差的同时,保证加工中旋转轴速度、加速度连续.     

用特定向量控制刀轴矢量的任意曲面数控加工算法研究

针对数控加工中有相当难度并且有一定普遍性的任意曲面,扩展了在数控编程中应用最广泛的参数法,提出了两种由有限的特定向量来控制刀轴矢量的方法。     

基于机床运动学约束球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法

针对目前航空发动机叶片进排气边加工精度和表面质量较差的问题,提出了一种基于机床运动学约束球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法。建立刀位优化变量与刀位数据之间的关系方程,同时建立刀位数据与机床回转轴角度之间的运动变换方程,从而推导出刀位优化变量与机床回转轴角度之间的关系方程。通过求解上述方程得到球头刀多轴加工复杂曲面的刀轴矢量计算公式。在此基础上,给出球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法和刀轨生成方法。同时,以某航空发动机叶片为例,分析了本文算法和Sturz算法对机床回转轴角度的影响。分别利用本文算法和Sturz算法生成该叶片进气边加工的刀轨,并在五轴数控机床上进行加工试验。试验结果表明,该算法能够避免加工过程中机床回转轴的大幅波动,使机床轴运动更加平稳和光滑,从而提高曲面的加工质量和加工效率,具有一定的实际应用价值。     

基于关键刀轴矢量插值的球头铣刀五轴加工光顺刀轴矢量生成方法

提出基于贪心策略的复杂曲面加工刀具路径关键刀轴矢量序列整体优化方法，以及基于关键刀轴矢量插值的球头铣刀五轴加工复杂曲面光顺刀具姿态生成方法。计算各关键刀位刀触点处的刀轴矢量可行域，基于贪心策略从刀轴矢量可行域中选择关键刀轴矢量序列并且插值关键刀轴矢量序列，检查加工路径刀轴矢量序列是否存在碰撞干涉，进而获得可行的关键刀轴矢量序列集合。根据光顺评价指标从可行的关键刀轴矢量序列集合中选择最优的关键刀轴矢量序列，然后获得整个加工路径光顺的刀轴矢量序列。试验结果表明，该方法生成的复杂曲面加工刀具姿态能够使机床旋转轴运动平稳。     

五轴数控编程刀轴矢量控制技术研究

运用五轴数控编程的刀轴矢量控制技术,在整体式叶轮的加工过程中可以避免刀具与零件发生干涉,高质量地完成复杂曲面的加工,有效提高了加工效率。     

基于刀轴矢量程序的五轴后处理器开发

介绍了一种基于刀具轴向矢量程序的NX/Post Builder后处理器制作方法,不需要考虑五轴机床的结构形式即可制作五轴联动功能的后处理器,生成在不同结构五轴加工中心上通用的刀轴矢程序.以海德汉iTNC530系统为例,详细介绍了刀轴矢量程序NX后处理器的构建过程.为了验证刀轴矢量程序后处理器的效果,设计了一个试切模型,并用NX编写了一段试验程序.结果表明,刀轴矢量程序能顺利实现五轴定位加工和五轴联动加工.     

基于散乱点云的层切法粗加工刀轨规划方法研究

提出了一种对散乱点云运用层切法规划三轴粗加工行切刀轨的方法。采用点云切片法计算出切削平面上的轮廓点集,提出直接对每一行刀轨切削范围内的轮廓点集计算无干涉刀位点、规划刀轨的方法;为了避免相邻行刀轨连接时在凸区域产生过切、凹区域切削余量过大的问题,提出一种新增过渡刀位点、再通过过渡刀位点连接的方法。所提出的方法直接对点和刀轨计算,无需组织切削区域或构造中间数据结构,实现了刀轨高效生成和误差控制,最后对算例生成刀轨并进行加工仿真,验证了算法的可行性。     

复杂曲面五轴数控加工刀轴矢量优化方法研究

科学技术的快速发展,为复杂曲面五轴加工方式的不断优化提供了必要的技术支持,使得其加工技术水平逐渐提升。实践过程中加工人员在曲面形状突变及干涉情况时,若采用五轴加工轨迹生成方法,由于其中刀轴矢量剧烈变化的问题,使得刀具性能受到了潜在威胁,且产品加工质量难以保障。针对这种情况,应加强与之相关的五轴加工刀轴矢量优化方法使用。基于此,本文将对复杂曲面五轴数控加工刀轴矢量优化方法进行系统阐述。     

复杂曲面环形刀五轴加工的自适应刀轴矢量优化方法

针对复杂曲面的环形刀五轴加工,建立了二阶泰勒逼近下的加工带宽模型与刀轴倾角之间的函数关系。通过分析函数变化规律,基于刀具切削刃与被加工曲面的形状匹配原则自动计算满足局部可铣性充分条件的后跟角,并以最大化加工带宽为目的优化侧偏角。算例表明,该算法能有效地缩短加工路径,提高加工效率。     

切制球面蜗轮的对刀工艺解析

球面蜗轮副(又名环面蜗轮副)因其体积小、重量轻和承载能力大,故在重型机械传动中得到了广泛的应用。鉴于对切制蜗轮时的工艺系统调整的研讨甚少,本文根据有关资料及生产现场的多年实践就切制蜗轮时滚刀和飞刀的找正、对刀及其调整、误差的产生与消除等工艺问题进行解析。一、刀杆轴线与蜗轮喉径平面的对平     

合金切料刀板加工工艺的改进

通过改进移动刀板的加工工艺,降低了产品的废品率,解决了焊接所产生的缺陷问题,并节约了成本.     

华中8系统基于RTCP刀轴矢量控制的五轴编程及应用

刀轴矢量编程因方便在不同结构五轴机床上迁移使用而优势日渐突显。针对华中8系统在五轴加工旋转刀轴中心控制(Rotational Tool Center Point,RTCP)中刀轴矢量插补编程的指令特点,以矩形槽锥壁加工为例介绍了其编程控制方法,并在VERICUT多轴环境及华中8系统机床上进行了仿真验证。     

面向异型结构件巡检的机器人点对点运动规划算法

针对异型结构件磁吸附机器人日常巡检的点到点运动的问题，为提高工作效率与安全性，将运动空间进行网格化划分，根据工程实际情况计算网格间的权重，从而建立运动网格中运动的有权无向图，将钢塔桥点到点运动问题转化为求解两点间的最优运动序列问题，最后采用改进蚁群算法求解最优化问题，测试结果表明了改进后的蚁群算法相对于传统蚁群算法在收敛速度和稳定性上具有优势，证明了方法的有效性。     

平面型腔行切加工刀轨生成算法

型腔加工是CAM软件中一个重要的加工方式，被广泛应用于航空、汽车、模具制造业等领域。在型腔加工中，有两种常用的刀具轨迹走刀方式：环切方式和行切方式。在图1中，环切加工通过连续偏置型腔轮廓，构造当前环形轨迹的Voronio图来计算下一条环形轨迹，计算复杂且耗时。与环切加工相比，行切加工刀具轨迹主要由一系列与某一固定方向平行的直线段组成，计算简单。