基于CATIA和VERICUT的五轴加工碰撞分析与刀路优化研究

在CATIA和VERICUT软件结合的背景下,相关企业为顺利开展五轴加工碰撞工作,实现刀路优化,基于平台实行相应的飞机结构件加工、建模及仿真等工作,形成一个完整的数控加工链,使数字控制(Numerical Control,NC)程序与VERICUT软件都能得到优化。基于此,结合实际首先简要分析了基于CATIA软件的零部件仿真,其次阐述了基于VERICUT的五轴加工碰撞检测,最后提出,刀路优化方案,以期为相关部门的工作提供帮助。

Bézier曲线在五轴直线插补刀路优化中的应用

为了解决五轴机床直线插补过程中,机床抖动及进给轴速度与加速度不连续等实际问题,对五轴直线插补刀路转接光顺进行了研究。基于刀轴的球面坐标系与平面坐标系存在的数学关系,通过2个欧拉角表示刀轴矢量,将其转换为平面问题。针对刀位点与刀轴矢量,利用Bézier曲线对其同时进行转接光顺,提出了一种新的插补光顺思路。经过Bézier曲线转接光顺后的五轴直线插补路径,保证了直线轴和旋转轴速度与加速度没有突变。在模拟过程中共生成839个插补点,每个插补点所消耗的直接计算时间为0.186ms,能够满足实时性要求。在五轴龙门式雕铣机上进行验证,光顺后的速度和加速度没有超过最大约束值,验证了插补光顺思路的可行性。

二值图像骨架抽取算法在细长面数控加工刀路优化中的应用

为优化加工细长面的数控刀路轨迹、提高细长面数控加工效率,首先将细长面旋转至合适角度后再转换为图片,利用二值图像骨架抽取算法获取图片骨架点,然后将骨架点映射至原细长面中获得离散点阵,最后将所有的离散点进行优化排序,连接成直线段作为细长面的加工几何形状。通过这种方法可以自动计算细长面的优化加工几何形状,提高细长面的加工效率,经过实际检验,该算法编程正确率为90%,提升了编程效率。

基于NX1980的弓把零件加工刀路优化

随着我国机械制造业的蓬勃发展,CAM软件得到了普及应用。在某些小微企业中,还存在着生产加工刀路不简洁、抬刀次数过多,加工效率不高等问题。本文从企业生产实际出发,结合弓把零件生产为案例,以NX1980软件为载体,通过对弓把工件加工工艺详细分析,结合弓把工件的上表面、侧面加工具体要求,采用了自适应铣削、深度轮廓铣等加工方式,建立辅助体,优化企业工人原有的生产加工刀路,有效提高了企业产能,从而有力说明了合理优化刀路的重要性。

基于B样条拟合的刀路优化

在曲面加工或者高光倒角加工中,NC刀路的精细程度对工件加工质量和刀具寿命有很大的影响,尤其是当微小线段之间出现频繁换向且步长不均匀时,工件的表面质量会大打折扣。针对NC刀路不够精细的情况,通过采用B样条对微小线段进行拟合优化,得到一段光滑连续参数曲线,并用该曲线生成新的刀路来替换原来的刀路。实际加工测试表明,在同样的参数设定下,经过优化的刀路加工质量明显提高。

复合型陡峭曲面高速加工刀路的优化

针对现有数控加工中螺旋刀轨对曲面形状适应性差、无法应用于复杂陡峭曲面的问题,提出了一种复合型内侧陡峭面螺旋刀轨。一方面,通过构建圆柱螺旋线的方法获得光顺的螺旋驱动曲线;另一方面,通过抽取实体并将顶部曲面替换为平面的方法构建检查几何体;然后将螺旋驱动曲线和检查几何体导入CAM软件,对进退刀轨迹进行光顺化处理,从而生成连续光顺的螺旋刀轨。刀轨模拟和实际加工结果表明,复合型内陡峭面螺旋刀轨有效解决了高速加工中的切削颤振,显著提高了内侧陡峭面的加工效率和加工精度。

数控车在加工沟槽时刀路的优化和分析

基于CAXA数控车2013,以沟槽加工为例,探讨传统数控车沟槽时粗精加工的刀路优化,解决切削过程中切削力、排屑和尺寸精度等方面存在的问题。

基于UG的消失模泡沫模样数控刀路优化算法的研究

消失模泡沫模样的数控加工程序复杂,UG数控编程系统在数控刀路排列方面提供的算法不能根据工件的具体情况很好地控制抬刀空行程,常常导致跳刀现象的发生,不符合实际加工制造的工艺原则。利用产生式系统原理设计了刀路优化程序,制定了各种情况的刀路优化规则集,提出了调整刀路分组排列效果的等高面阀值ΔZ等4个刀路优化基本概念,解决了消失模泡沫模样数控程序的刀路优化难题,实现了数控编程全自动化。实践证明,该算法可行并具有抬刀空行程短、工艺合理、效率高等优点。

针对数控加工刀路特征刀尖点的横向光顺策略

针对刀尖点在工件拐角或边缘等特征区域的分布不一致问题,提出一种基于提高特征点横向一致性的刀路优化方法。建立约束条件用于识别刀路中的特征点;通过邻域搜索和区域生长算法进行特征点聚类,生成特征曲线,根据拟合方法得到曲线中超差点并进行修正。加工实验表明,优化刀路加工工件表面的粗糙度,相较于原始刀路降低了至少19%。

基于UG软件刀路仿真设计的叶轮增减材制造工艺研究

为了研究增减材复合制造技术在叶轮等工业零件加工制造中的应用,通过使用UG/NX软件建立模型并定义每个加工特征,同时编制了增材与三种减材的刀轨轨迹路径,并优化了切削参数。采用五轴激光沉积增材/高速减材复合制造设备进行了试验验证。结果表明,结合增材制造和减材制造的优势,显著提高了零件的表面质量、加工效率和综合性能。未进行面铣加工的叶片表面粗糙,经过面铣和型腔铣削加工后的叶片表面光洁度显著提高,内部型腔的表面质量亦明显改善。增减材复合加工不仅提高了零件的表面质量,还有效提升了加工效率和材料利用率,降低了生产成本。证明了增减材复合加工技术在复杂零件制造中的巨大潜力,为高质量工业零件的生产提供了可靠的技术途径,为增减材复合制造技术领域提供参考。

基于VERICUT的模具数控加工仿真及加工路线优化

VERICUT是一款既能够进行虚拟加工又能进行刀具优化的三维软件。通过VERICUT数控仿真软件对带商标图案模具零件进行加工仿真及刀路优化,检验程序加工过程可能产生的干涉碰撞和过切,改善刀具路线,减少不必要的走刀时间,展示了在VERICUT环境下的加工仿真及优化过程。

基于UG的数控多轴加工工艺优化设计

针对叶轮等复杂结构零件四轴、五轴加工刀路的建立过程中可能遇到的问题,对UG软件的多轴铣模块中可能影响加工刀路的驱动方法、投影矢量、刀轴等功能进行综合试验研究,发现刀轴功能中的插补矢量类型可以有效优化刀具路径,避免刀柄、刀具等与工件之间可能发生碰撞的情况,为多轴数控加工设备的应用提供安全生产依据。

数控恒力铣削刀路设计

在切削加工物理分析的基础上探讨铣削力和切削加工参数之间的关系,建立铣削非圆曲线的力学模型,采用单因素试验法设计铣削试验,通过最小二乘法确定铣削力模型系数。以非圆曲线为例,完成了数控恒力切削测力实验,试验结果表明:该方法能够使切削力在非圆曲线的加工中基本保持不变,改善了曲线的加工质量,缩短了加工时间,在提高加工效率和精度方面具有优势。

曲面UV方向优化在UG多轴数控编程中的应用

本文对曲面参数方程中空间坐标与曲纹坐标进行研究,分析了曲线网与曲面的结构关系,在UG NX软件中完成了叶轮轴轮毂面UV交叉曲线再提取,重新构建UV方向优化的参数化曲面。以该曲面为驱动体,实现了叶轮轴四轴加工工艺的设计和铣削刀路优化,完成了叶轮轴的实际加工,提升了轮毂面铣削质量,能够提高叶轮轴的使用性能。

轴流式叶轮轴四轴加工刀具轨迹优化与验证

本文对轴流式叶轮的叶栅理论进行研究,提出了叶轮四轴联动加工的结构工艺性要求,分析了基元级叶栅与加工环节驱动体、投影矢量、刀轴的关系,制定了叶轮轴铣削加工工艺方案。以此为依据,在UG NX软件中完成了叶轮轴四轴加工刀具轨迹的优化。通过上机验证,完成了叶轮轴的实际加工,结果可以满足轴流式叶轮加工要求。

考虑齿面精度特性的渐开线圆柱齿轮包络铣削加工

针对柔性包络铣齿过程中加工效率与加工精度之间的矛盾,提出一种考虑齿面精度特性的渐开线圆柱齿轮包络铣削加工方法。根据空间包络铣削理论和齿面展成成形过程,建立通用刀具的空间曲面包络成形数学模型,并求解含残高差的包络铣齿刀位点;综合考虑齿面的微分几何特性和精度特性,研究铣齿刀具路径规划与齿面精度特性优化匹配关系,构建了渐开线齿廓展开角度与齿面残高差之间的曲线方程;在通用的四轴加工中心上采用通用立铣刀的包络铣齿加工实例验证了所提方法的正确性。实例分析结果表明,所提方法在保证包络铣齿加工效率的前提下,提高了渐开线圆柱齿轮主啮合区域的加工精度。

石墨电极加工工艺比较及刀具选择

随着汽车零部件的竞争日益激烈,汽车内饰注塑模具的加工制造效率的提升就越来越迫切,本文旨在通过实际应用在汽车注塑模具的EDM加工中石墨电极的优化,包括加工编程,刀具的夹持方式和刀具的比较,并给出提升加工效率思路。

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%.

动态粗车策略在成形面车削中的应用研究

本文基于成形面数控车削过程中遇到的实际问题展开探讨,提出以Mastercam软件的动态粗车加工策略为途径实现成形面和圆弧槽的高速高效加工。论文首先分析了动态粗车的应用条件,提出了外圆球刀的创建方法并对工艺参数进行了深入研究。继而分析了某成形面零件的数控加工工艺,生成了动态粗车优化刀路并顺利加工出合格的产品。随后从刀路特征、程序内容、加工时间三个方面与传统粗车做了详细对比。最后,进一步讨论了动态粗车策略在圆弧槽加工中的拓展应用,得出肯定结论。动态粗车策略为成形面和圆弧槽的高速加工提供了新的思路,该解决方案具有明显的优势,论文体现了一定的实践应用价值。

使用PowerMill对复杂加工件进行CAM设计

通过对复杂加工件加工前的分析,使用PowerMill软件针对其特点优化了刀路和刀具选择,从而达到提高加工效率,节约成本的目的。