螺旋桨叶片双面协同加工刀路规划

双面对称加工通过两侧辅助支撑可解决螺旋桨叶片单面加工中存在的加工振颤、变形等问题,但桨叶复杂的表面形状导致双面对称加工无法完全实现,因此提出一种双面协同加工方法,并对其刀路规划算法展开研究。该算法通过引入两个区域划分参数将桨叶表面划分为叶梢区域、内部区域、变速区域和边缘区域4个区域,对不同区域分别采用单面加工、对称加工、变速错位加工和无变速错位加工4种加工方式,并借助6个关键加工点对双面协同加工流程进行规划设计。在变速区域通过Sigmoid组合变速曲线实现单侧刀具的S型变速,进而完成对称加工与错位加工的方式转换。最终通过加工实验得到对比数据,结果表明双面协同加工在振动与变形问题上皆有较大提升,验证了该方法的可行性和有效性。

基于改进等残留高度法的曲面刀路规划研究

刀具路径规划是复杂曲面数控加工技术的核心部分,它会对曲面加工的质量和效率产生极大影响。等残留高度法是近年来应用广泛的一种刀具路径规划方法,但其在规划双曲抛物面等几何形状特殊的曲面时仍存在刀路冗余现象。选择沿最大主曲率方向的曲线作为初始路径改进等残留高度法,代替传统方法中选择曲面长边界作为初始路径的方式,计算加工步长和行距,生成覆盖整个复杂曲面的刀具路径。对比两种方式生成的刀具路径,实验结果表明,改进的等残留高度法可以有效地解决刀路冗余,提高加工效率。

基于砂轮姿态优化的修形齿轮成形磨削刀路规划

为了解决传统的双齿面成形磨削斜齿轮"修形扭曲"现象,提出一种基于调整砂轮姿态的修形齿轮成形磨削刀路规划方法。从成形磨削的本质出发,对斜齿轮的齿向修形齿面进行了数学建模分析,求解并得到砂轮与工件之间的瞬时接触曲线;由砂轮廓形的逆包络法包络出修形齿面,对瞬时接触线包络出的修形齿面与理论齿面进行误差分析,讨论了砂轮姿态与修形误差之间的关系,得到调整砂轮安装偏转角可减小修形误差的结论,同时,配合对砂轮刀具路径的规划,基于修形齿面最小误差平方和法对砂轮姿态和刀具路径进行了优化;通过计算实例对该方法进行了验证,仿真结果表明,此方法可有效地消除节圆处的修形误差,并可进一步降低啮合区域的修形误差。

并联机器人汉字球腔内面雕刻刀路规划算法研究

研究了并联机器人在球腔内面雕刻汉字所遇到的若干问题 ,包括平面刀路向球腔内面刀路的映射方法、圆弧插补及刀具姿态实时规划算法等 ,给出了算例并用 6 HTRT并联机器人进行了验证 ,为并联机器人在汉字雕刻领域的实际应用奠定了基础。

6R雕刻机器人NURBS曲面刀路规划的研究

提出了一种6R雕刻机器人NURBS曲面刀路规划方法,详细地论述了运用泰勒和坐标变换方法实现NURBS曲面刀路轨迹、切削点位、端铣刀有效加工半径及末端执行器逆运动变换的算法。为进一步运用到雕刻机器人轨迹规划或离线编程打下了基础。

螺旋罗茨转子四轴加工刀路规划

通过分析螺旋罗茨转子的成型规律,建立了球头刀加工螺旋转子的加工模型,规划了刀具路径,通过等弧长平分法和控制残留高度的等参数法两种方式处理转子端面型线数据点,比较了两种数据点处理优缺点,在此基础上定制了一种规律化的四轴编程模版,采用该模版不需太多编程经验可以快速编制加工程序,从而高效加工螺旋转子,在实际加工中,取得了较好的社会经济效益。

并联机器人汉字球面雕刻刀路规划研究

目前 ,将并联机构应用于未来加工领域的研究已成为热点 ,并联机器人以其结构优势在高刚度、高强度和高精度等场合将得到广泛应用 ,但关于并联机器人在汉字雕刻领域的研究尚未展开。该文研究了并联机器人在球面雕刻汉字所遇到的若干问题 ,包括平面刀路向球面刀路的映射方法、圆弧插补及刀具姿态实时规划算法等 ,给出了算例并用实验室拥有的 6-PURU并联机器人进行了验证 ,结果表明文中所提方法是有效和可行的 。

并联机器人曲面汉字雕刻刀路规划算法研究

解决了并联机器人在空间曲面上雕刻汉字时所遇到的相关问题,包括平面刀路向曲面刀路的映射方法、曲线插补计算及刀具姿态实时规划算法等,给出了算例并以6-PUS并联机器人为模型进行了实验,实验结果验证了所提方法的有效性和可行性,这些方法理论上适用于任意种类的文字及空间曲面,也适用于雕刻之外的其它加工领域。

开式整体叶盘鼓形刀叶片精加工刀路规划研究

整体叶盘叶片精加工是决定整体叶盘质量的重要因素。针对开式整体叶盘叶片精加工切削刀路长和加工效率低的问题,首先分析了鼓形刀刀位轨迹规划的基本原理,然后给出了相邻切削行之间残留高度的计算方法,提出了鼓形刀叶片精加工基于切触点规划及刀轴优化的方法。该方法首先通过求交法确定切削面上的切触点,然后调整刀具姿态并进行干涉检查,确定每个刀位的无干涉刀轴姿态,即在可行域内优化得到最佳刀轴。将该方法集成到整体叶盘五轴数控加工编程软件UltraCAM中,经过数控编程、仿真分析及试切加工表明,使用鼓形刀进行叶片精加工,在相同残留高度的情况下,刀路数明显减少,刀路光顺,仿真过程中无刀具干涉,刀轴变化平稳,提高了加工效率,可应用于实际加工。

闭式整体叶盘流道粗加工分层刀路规划方法研究

闭式整体叶盘流道型腔区域是一个半封闭的区域,流道型腔区域四周有围带、轮毂及相邻2个叶片。考虑到刀具加工的可达性以及对叶片前缘、后缘材料的铣削,刀具无法从前缘或后缘进刀一次直接完成整个流道型腔的加工,因此需要分别从前、后缘进刀。分析了闭式整体叶盘流道粗加工刀具规划,研究了分别从前、后缘进刀的2个对接加工区域的分割及每个加工区域内分层面的构造,提出了一种相统一的分割面、分层面构造方法,并在每个分层曲面上完成了刀路规划。试切验证结果表明,该刀路规划方法可靠,生成的刀路平滑,无干涉。

型腔高速螺旋刀路轨迹规划算法

针对现有型腔铣加工刀路规划方法难以满足高速切削的问题,提出了一种基于椭圆形偏微分方程的刀路规划算法.首先,由二维稳态下的温度平衡方程导出偏微分方程,将型腔边界偏置一个刀具半径,作为偏微分方程的边界,并将边界条件赋为0,以此建立刀路规划模型.然后,对边界内部的区域进行均匀离散,利用Delaunay算法构建三角网格单元,利用有限元法求解椭圆形偏微分方程,由偏微分方程的解构建等距线.最后,由等距线生成螺旋铣刀路,并对螺旋刀路进行了加工验证.实验结果表明,采用所提出的方法获得的螺旋铣刀路明显改善了机床的运动性能,提高了加工效率.

航空发动机叶片叶缘随形磨抛刀路规划

航空发动机叶片是整机核心零件,其制造量占到30%以上。叶片叶缘具有大弯扭复杂曲面、薄壁圆角半径微小渐变、精度要求苛刻等特征,末端工序磨抛的精度和品质直接决定整机的性能与寿命。人工仍然是叶片叶缘磨抛的主要手段,然而粉尘危害健康、经验依赖性强、零件一致性差等不足决定了自动化磨抛是必然趋势。叶片叶缘自动化磨抛多采用砂轮横磨或纵磨的刀路规划方式,存在刀路不连续且分行密集、力控制困难等不足,易造成叶缘局部过切,难以保证圆角轮廓创成。为此,建立了砂带包络叶缘的螺旋进给力控磨抛工艺,提出了面族与复杂曲面高阶切触的随形磨抛路径规划方法,实现了叶片叶缘的宽行高效磨抛。首先对叶缘区域进行横磨刀路规划,然后依照圆弧拟合曲线原理进行高阶切触式包络段再规划,最后进行横纵混合磨抛路径规划实现螺旋式连续进给。针对航空发动机叶片开展仿真和实验验证,结果表明所提出的方法相比于传统的横磨或纵磨方法,可将刀触点减少78.8%,轮廓精度由-0.06~+0.07mm提高到-0.015~+0.05mm,表面粗糙度由R_(a)>3.2μm提高到0.175μm,并且有效保证了叶缘轮廓形状,避免了过切现象。

环形刀高度变化刀路轨迹规划方法

为提高汽车覆盖件模具加工效率,将环形刀应用于汽车模具小曲率面的半精及精加工过程.通过对三坐标铣削小曲率面的刀具切触几何分析,确定环形刀最佳进给方向应沿工件高度变化方向,此时可使有效切削带宽达到最大.基于此结论,分别对两类特殊型面进行了刀路轨迹规划.对于单一方向曲率变化面采用垂直截面法,截面方向沿最大主曲率方向,实验表明:垂直截面法与等高线法相比可提高加工效率25%,并且有较好的表面质量;对于圆鼓面采用放射精加工方法,仿真结果表明:此方法与三维偏置方法相比可提高加工效率22.64%,并且避免了周边欠切.

基于STL模型的NURBS刀路轨迹规划算法

针对STL模型的数控加工刀路轨迹规划存在的精度损失问题,在STL模型切片数据的基础上提出了基于STL模型的NURBS刀路轨迹规划算法。首先根据预设的阈值对STL模型切片的二维封闭轮廓进行分段;然后通过NURBS曲线对分段数据进行插值;最后用容差离散法对NURBS曲线进行离散,获取相应的刀触点,完成刀路轨迹规划。

面向复杂曲面的机器人砂带磨抛路径规划及后处理研究

针对机器人砂带磨抛复杂曲面叶片问题,对叶片内外型面和进排气边的磨抛路径规划及后处理技术进行了研究,对复杂曲面叶片的机器人砂带磨抛路径规划的计算效率及加工效率进行了分析,提出了一种将基于等残留高度法的笛卡尔空间计算的磨抛行距转化为参数域空间的磨抛行距的方法,并将机器人砂带磨抛复杂曲面叶片接触轮的中心坐标位置、支撑轴矢量以及轴线矢量数据后处理为机器人的位姿信息,利用机器人砂带磨抛系统装备实验平台对复杂曲面叶片进行了实际的加工实验。研究结果表明:所提出的刀路规划和后处理技术能够有效地解决机器人砂带磨抛复杂曲面叶片的问题,具有加工路径总长短以及路径条数少的特点,计算简单、加工效率高、加工表面质量好。

叶片数控加工关键技术的研究

介绍叶片的结构特点,分析叶片数控加工的关键技术,包括叶片的造型技术、叶片的加工工艺与刀路轨迹规划、叶片刀具轨迹计算、叶片加工变形控制等。同时介绍叶片加工时刀具的选择,四坐标端铣刀和球头刀的刀位计算。

鸟巢模型五轴数控加工工艺设计

基于镂空鸟巢模型的结构特点,指出了其加工难点,分析了关键区域的加工工艺,制定了鸟巢模型的整体加工方案。利用PowerMILL软件进行编程,为精加工阶段针对形状不规则、分布无规律和侧面扭曲程度大的网状型腔设计了刀位轨迹,并应用DMU 65mono BLOCK五轴加工中心完成了该模型的加工。

氧化锆义齿铣削工艺参数优化及其加工实验

为合理选择初次烧结氧化锆陶瓷义齿在铣削加工时的工艺参数以及加工路径规划方式,以提高加工效率及质量,建立以提高材料去除率和降低表面粗糙度为目标的函数,采用理想点法、最小偏差法和线性组合法,优化出精加工阶段的工艺参数;以磨牙冠表面加工为例,采用UG CAM系统规划刀具加工路径,粗加工采用型腔铣,精加工分别采用固定轴铣中的曲面铣削往复模式、区域铣削跟随周边模式及区域铣削往复模式3种规划方法.实际加工结果对比表明:在相同工艺参数及刀具条件下,区域铣削往复模式规划方法加工得到的牙冠表面质量最好.

汽车覆盖件曲面的数控加工工艺

汽车覆盖件曲面构型复杂,相应的冲压模具曲面数控加工质量直接影响汽车零件质量。以汽车前车盖凸模为例,进行曲面建模及相应曲面光顺性分析,研究相关的数控加工工艺,确定合理的加工工艺流程,在运用相同的刀路规划算法和加工参数的前提下,用球头刀和平底刀分别对曲面进行精加工,分析刀路模拟的余量和过切情况,对比两者曲面精加工的效果。

机匣零件气道面及支板面的机器人磨抛加工

提出机匣零件气道及支板面机器人磨抛加工技术。针对机匣的气道面及支板面开发高带宽长悬伸自适应磨具,根据力控磨具的受力分析进一步设计PID力控制器,采用Robotmaster进行磨抛刀路规划,在机匣试验件上开展力控磨抛方案和无力控磨抛方案的对比试验。结果显示:力控磨抛方案的精度为±1.5 N,且平均表面粗糙度为1.450μm;而无力控磨抛方案中的力为20.0 N,平均表面粗糙度为2.069μm。力控磨抛后的机匣表面质量更高。