基于工程教育理念的高职《数控高速加工与工艺》课程教学改革实践与探索

本文基于工程教育的理念,以提升学生知识水平和综合职业素养为目标,对“数控高速加工与工艺”课程的教学内容、教学方法等方面进行教学改革,从而提升教学效果,体现以学生为中心、以企业工程项目为导向并持续改进的教学理念。实践表明,新的教学模式与教学方法不仅能够促进学生对理论知识的理解,而且有利于对其进行综合实践能力、创新思维与创新能力、工程意识以及团队精神的培养。

模具制造中的高速加工技术

分析了传统电加工工艺在模具制造中存在的主要问题 ,介绍了超高速加工技术的主要特点 ,论述了超高速加工用于模具制造的关键技术 ,列举了一些应用实例和使用效果 。

高速加工机床的合理选用

高速加工机床在国内已得到越来越广泛的应用 ,但如何在众多的品牌中选择满足需求的机床 ,仍然是个费时耗力的问题。文章通过大量的图表和数据 ,主要从主轴系统、进给系统、机床结构、温控系统、冷却系统、CNC控制系统和刀具系统等方面对常见型号高速加工机床的合理化选用进行了分析 ,并总结了选购高速加工机床的基本原则。

FANUC高速加工功能在模具加工中的应用

以结果对比的方式对发那科经济型数控系统的模具加工功能进行试验,采用具有典型特征的行位镶件试切加工,并调用发那科系统AI轮廓控制功能的各个精度等级或修改对应的系统参数,使机床实现快速、精确的何伺服控制,改善机床的动态特性。最后对得到的不同加工质量的曲面进行分析。

高速加工及其在模具制造中的应用

介绍了高速加工技术的工艺特点,通过几个具体实例重点介绍了高速加工在模具制造中的应用。

高速加工机床和低价位机床技术发展新趋势——第12届欧洲国际机床展览会系列报导之三

高速加工机床和低价位机床均是国际上90年初才出现,是机床技术的新发展。本文针对EMO97上展出的这两类展品,分析了其最新的发展趋势。

高速加工中心及在我国的应用

本世纪末,HSM(高速加工)或 HSC(高速切削),成为国际机械制造业最热门话题。国外有人认为,像NC技术的出现一样,HSM(HSC)技术也是一项革命,90年代初刚问世的高速加工中心,至本世纪末已在发达国家普及。即便是普通加工中心也把高速电主轴列为任选件,以便满足不同要求。本文主要对高速加工中心的一些技术指标及其用途进行一些描述,并介绍一些我国实用案例。

高速和超高速加工

切削加工(含磨削)仍是当今主要的机械加工方法,在机械制造业占据着重要地位。以提高加工效率和质量为基本特征的超高速加工,是近十几年来迅速崛起的一项先进制造技术。据估计机械制造业中有30％～40％的工作量是切削加工,全世界每年切削加工耗费约2500亿美元。提高切削加工效率和质量,具有十分重要的意义。顾名思义。

高速加工技术及其在汽车制造业中的应用

分析并阐述了高速加工技术的内涵及其发展状况,介绍了国外高速加工中心的结构特点以及实现高速切削的基本要求和主要因素。分析了汽车制造业中装备技术的发展趋势及主要特点,阐述了高速加工技术以及电主轴、直线电机等机电一体化产品在汽车制造行业中的应用。

小线段高速加工速度衔接数学模型

以直线加减速为例,导出了衔接进给速度的全部约束条件,建立了小线段高速加工速度衔接数学模型.以进给速度最大为目标,提出了一种求解衔接进给速度近似最优解的新方法.该方法以给定的最大预处理段数为条件,能够根据小线段路径的具体形状和长短,在指定的最大预处理段范围内寻找最优解.仿真结果表明,本数学模型和求解方法能实现进给速度的高速衔接,从而大大提高加工效率.

浅谈高速加工系统的控制技术

本文主要介绍高速加工机床伺服系统的滞后和加、减速引起的滞后,以及高速加工时减少加工误差的主要措施。

面向微线段高速加工的拐角曲线过渡插补算法

针对微小线段高速加工的需求,在分析现有微小线段转接过渡算法不足的基础上,通过建立拐角曲线过渡矢量模型,探讨轮廓加工精度、相邻线段长度和夹角以及过渡曲线弧长和最大曲率之间的关系。并以此为基础,提出一种基于拐角曲线过渡的微小线段插补算法。该算法根据上述模型确定出相邻线段间既符合轮廓加工精度和微小线段自身长度,又满足转接处曲率连续的拐角过渡曲线,以此来提高相邻线段间的转接速度;计算出受弦高误差和机床机械特性限制的加工速度极小值点以及该点所允许的最大加工速度;通过对相邻速度极小值点间的加工速度进行自适应调整,以提高微小线段的整体加工速度。研究结果表明,该算法可有效地提高相邻微小线段间的转接速度,并大大缩短整体加工时间。该算法已成功地应用于高速雕铣机数控系统中。

超高速加工与机床的零传动

取消一切中间传动环节，实现动力源对机床工作部件的直接传动，是超高速机床的基本特征。介绍了电主轴和直线电机进给单元的工作原理和结构特点，分析了这类“零传动”机床的工作性能和设计制造中应考虑的主要问题，对研究和开发我国第一代超高速加工中心和各类高速数控机床有重要的理论意义和实用价值。

机床沿曲线高速加工时的运动学与动力学特性分析

详细分析了刀具沿曲线加工时，刀具路径几何特性（位置、切向矢量、曲率）与机床的运动学特性（进给速度、加速度）以及动力学特性（伺服电动机驱动力、切削负载、摩擦力）之间的关系。并采用解析的方法，计算了在各轴加速度和伺服电动机驱动力约束条件下，机床沿曲线加工时的最大安全进给速度。分析结果表明刀具路径几何特性对机床的运动学和动力学特性有很大的影响。

NURBS插补技术在高速加工中的应用研究

在数控加工中 ,同传统的线性插补相比 ,采用 NURBS插补刀轨加工 ,具有高速、高精度和高表面质量的独特优点 ,是伴随着高速加工技术发展起来的支撑高速加工单元技术—— CNC控制机和 CAM软件包的核心基础技术。本文从讨论研究 NURBS插补刀轨的生成方法、CNC中 NURBS插补器的关键技术等着手 ,阐述了NURBS插补的特点和技术要点 ,指出了五坐标 NURBS插补技术和基于连续动态控制进给速度的智能

基于分段三次样条曲线的高速加工平滑运动轮廓自适应算法研究

针对高速加工的需求,提出了一种基于分段三次样条曲线的机床运动轮廓自适应生成算法。该算法能够保证机床在高速运行过程中加加速度（加速度的变化率）的恒定、加速度的连续、速度与时间关系的一阶连续、位移与时间关系的二阶连续,并且保证在各自的约束范围内,从而使机床的运动平稳,避免产生大的冲击和振动。分析了速度、加速度、加加速度的约束条件以及机床行程对平滑运动轮廓的影响,根据这些约束条件,该算法自适应地调整速度变迁各阶段的时间。针对多个程序段的加工,提出了分段常速与平滑变迁控制的策略。该算法简单、有效,已在最新开发的国内第一台高速玻璃刻花加工中心上实现。

高速加工HSK工具系统动态特性的研究

在对HSK刀柄与机床主轴接触状况进行深入分析的基础上,利用有限元法建立了高速加工HSK工具系统动刚度模型,并对其刚度特性和抗弯曲能力等进行了系统的研究和数值解析。结果表明:随着机床转速提高,HSK工具系统刚度基本不变,但其对弯矩的承载能力呈指数级数增大;刀柄锥面过盈量对HSK工具系统有重要影响,可以用锥面丧失定位作用时的转速作为HSK刀柄的许用极限转速。研究结果为改进和设计高速加工机床提供了理论依据。

高速加工中速度前瞻控制新算法研究

为了避免在高速加工中高曲率轮廓导致的工件过切和机床的异常振动,提出了一种实时的速度前瞻软件控制新算法.该算法基于S型加减速方案,通过采用三次样条曲线拟合对离散加工路径的分析发现高曲率点,根据加减速特性预估高曲率点处的最优速度,最后对加工路径施加相应的运动学曲线规划,实现了加工速度自适应于加工路径的变化.应用该算法使得加工速度变化平稳,较之传统控制方法大大提高了加工效率.

面向高速加工的微小线段平滑过渡算法研究

为满足微小线段高速加工的需求,在分析现有微小线段过渡算法不足的基础上,建立了圆弧过渡矢量夹角数学模型,并给出一种基于过渡圆弧的微小线段平滑过渡算法.该算法能够根据加工精度和微小线段长度确定出微小线段的转角点和过渡圆弧的大小,并可通过机床机械特性来限制过渡圆弧的最大进给速度,从而能够在保证加工精度和满足机床机械特性的条件下,最大限度的提高微小线段加工速度.最后对所提出的过渡算法进行了实际加工验证,验证结果表明该算法具有过渡平稳、误差易控、转角速度高的特点,可实现微小线段的高速和高精加工.

高速加工机床及其关键技术

介绍了高速加工机床的发展现状。对高速机床的几个主要关键技术—高速主轴单元、高速主轴支撑轴承、直线电机进给驱动系统、高速机床控制系统以及高速加工刀具进行了讨论。