NURBS及其偏移曲线的插补方法

为了简洁有效的解决NURBS及其偏移曲线的插补问题,本文提出了新的插补方法即参数跟踪法。首先提出了面向曲线插补的参数跟踪法并阐述其原理和计算过程;其次以NURBS曲线插补实例证明了插补方法的有效性;再次,将插补方法应用到NURBS曲线的刀具补偿计算中,包括恒定刀具补偿和线性刀具补偿;最后将插补方法与线性刀具补偿和坐标补偿相结合,提高了NURBS曲线在不同加工条件下的插补精度。参数跟踪法应用于NURBS曲线插补计算过程简洁,并易于程序化,在刀具补偿计算中可以直接应用曲线的一阶导矢,计算增量小。提出的面向插补结果的坐标消结法可用于消除NURBS曲线的自相交部分。

圆锥曲线的参数跟踪插补方法研究

参数跟踪法是一种面向曲线的插补方法。首先分析了参数跟踪法的原理和推导了插补方法中跨步步长的计算公式,并详细说明了插补方法的计算过程。其次分别以椭圆、抛物线和双曲线为对象具体分析了插补方法的使用过程和特点。以实例说明圆锥曲线在使用参数跟踪法时参数微分方程的取值范围和插补结果。再次,说明插补方法可以完成平面任意圆锥曲线的插补并以抛物线实例进行了验证。最后,针对圆锥曲线的刀具补偿功能,给出了补偿向量的算法和刀具中心轨迹的计算过程,并以椭圆插补实例进行了验证。

圆锥曲线的刀具补偿算法研究

刀具补偿理论对于圆锥曲线的算法通常采用偏移后重新参数化的方法,计算过程复杂,这限制了圆锥曲线在机械设计和加工中的应用,因此提出了一种针对圆锥曲线不需要重新参数化的刀具补偿算法。首先,在对圆锥曲线参数方程研究的基础上,阐述了适用于圆锥曲线插补的参数跟踪法的基本原理和计算步骤;其次,对单段圆锥曲线和多段圆锥曲线的刀具补偿计算进行了说明,并提出了刀补轨迹交点计算方法——改进二元梯度法;再次,对C刀补进行了扩展,将其应用到圆锥曲线上;最后以刀具补偿实例说明了圆锥曲线交点计算和刀具补偿计算过程,包含了4个交点的计算,列出了交点坐标和迭代次数,并进行了插补计算和分析,结果证明了交点计算方法和刀具补偿算法的有效性。

圆弧-线段一阶混合曲线及其插补算法

一阶混合曲线具有多种几何元素的特征,其中也包含线段和圆弧。首先推导了由两个几何元素组合的一阶混合曲线参数表达式,同时证明了线段和圆弧混合可以形成摆线、两个圆弧混合可以形成椭圆,并对线段和圆弧、圆弧和圆弧混合曲线表达式进行了归一化处理。然后提出了面向一阶混合曲线加工的插补合成法,对在线插补合成法和离线插补合成法的运算流程分别进行了说明,其中离线插补合成法的数据格式采用了字节流形式。最后用曲线插补实例验证了插补合成法的可靠性,结果证明运用插补合成法对一阶混合曲线进行插补运算具有过程清晰和运算简洁等特点。

立磨零部件三维模型的参数化研究

为了完成立磨的参数化,介绍了立磨的设计过程和结构并将其零件分为3类,论述了基于Inventor的i Logic功能对各类零件的参数化步骤,然后以套筒为例论述了创建i Logic零件的步骤和方法,最后阐述了立磨系统选粉机壳体的产品系列化应用。

基于离线插补的参数跟踪法的应用研究

提出面向曲线插补的参数跟踪法,以曲线的参数方程为基础,对其进行归一化处理,并推导出曲线参数方程的导数方程。以导数值预测参数跨步步长,实现参数的递增,完成曲线的插补。以圆弧、阿基米德螺旋线和摆线为例说明参数跟踪法的求解过程。推导圆弧、阿氏螺旋线和摆线的导数方程,并给出具体的插补案例。结合坐标系旋转的公式,以阿氏螺旋线为例说明任意角度旋转的标准曲线的插补方法,证明了参数跟踪法也适用于非标准曲线方程。详细说明参数跟踪法使用过程中的关键技术,即归一化处理增强插补方法的规范性;阐述参数导数方程出现的零点现象并通过设置跨零步长来处理;阐述参数步长异常情况和解决方法。

电火花线切割轮廓逼近法加工回转件方法研究

基于轮廓逼近法提出电火花线切割加工大余量回转件工艺方法,包括粗加工多边形成型阶段、半精加工棱边去除阶段及精加工中的放电磨削加工阶段。确定多边形边数,定义残差值并得到残差值与边数的对应关系。理论计算及实验结果表明:边数大于32后,残差值变化率开始变小;残差值小于0.5 mm有利于回转件的加工。边数确定后,为减少加工时间,针对轮廓逼近提出了恒定角度法和倍数法2种加工方法,并通过加工面积的计算和比较得出相对高效的成型方法。结果表明:相同工件直径条件下,采用倍数法的加工面积小于恒定角度法,加工时间减少约34%。在中走丝机床上通过加工钛合金工件对改进的工艺方法进行了验证,加工完成后通过激光位移传感器测得回转件径向圆跳动在±10μm内。

基于AutoCAD.Net的电火花线切割自动编程系统研究

针对当前电火花线切割机床自动编程系统操作复杂、绘图功能不全的问题,在AutoCAD平台上基于.Net二次开发技术,对电火花线切割轨迹生成及加工代码输出进行了研究。提出了线型为Polyline(多段线)的线切割轨迹生成方式,结合矢量叉积法判断方向,实现了各类图形的轨迹生成。代码生成上利用Polyline自身的线型数据结构进行图元识别和加工信息计算,进而获得相应轨迹的NC代码,实现了加工轨迹的自动编程。经加工试验验证,采用本系统生成的NC代码可满足实际加工的需要。

电火花线切割NC代码编译与运动轨迹仿真研究

针对目前电火花线切割数控系统NC代码编译复杂并且几乎不具备扩展性和通用性的问题,提出一种简单、清晰的线切割NC代码编译方案。基于.NET开发平台,采用C#开发语言,通过正则表达式进行词法分析,使用自定义函数进行语法分析。采用该方案能对简单平面图形、锥度切割和上下异形切割进行编译。通过.NET绘图功能显示图形,利用逐点比较插补法,对直线和圆弧进行插补,实现运动轨迹仿真。

钻削与电火花小孔组合加工装置及实验研究

结合当前金属基陶瓷涂层材料工件打孔时出现二次装夹带来的定位误差的问题,提出了先利用表面涂覆金刚石刀具的钻头对陶瓷层材料进行钻削加工,待其金属基材裸露之后采用电火花小孔加工金属层。为实施两种加工方法,改造实现了双主轴专用装置,针对金属层电火花小孔加工设计开发了半桥逆变脉冲电源,搭建了放电伺服控制系统,开发了伺服控制程序。设计了两种加工方法自动切换电路,为实现加工过程自动化提供了基础。对表面涂覆氧化锆的钛合金复合材料进行连续打孔实验,实验结果表明该组合加工方法可以实现金属基陶瓷涂层材料小孔加工,连续打孔时公差范围小于10μm。

慢走丝电火花线切割加工钨钢刀具实验研究

在慢走丝机床加工平台上搭建了由伺服控制系统控制的主轴系统,进行了刀具的制作研究。通过实验研究了三种不同加工路径、加工路径不同分段进给速度对刀具制作效率的影响,研究不同平移距离对刀具球头形状的影响,通过实验研究刀具削边加工路径对球头直径的影响并分析了原因。分析了加工过程中效率和精度优化的原因。通过本文的研究所搭建的加工平台和加工策略为加工微小型刀具提供了一种方法,加工效率和加工精度的改善为此类刀具制造提供了方法借鉴。

中走丝线切割加工薄壁件变形试验研究

为研究电火花线切割加工薄壁件过程中加工参数对薄壁件变形量的影响,采用全因素试验结合部分析因分析的方法,以薄壁件变形量为衡量指标,分析了脉宽、脉间、壁厚及薄壁宽度对变形量的影响规律。试验发现:薄壁件变形量随着脉宽的增大而增大,随脉间的增大而减小;壁厚较大的试件,变形量较小;一定条件下,薄壁宽度对变形量影响不大。对试验数据进行部分析因分析可知,各参数影响薄壁件变形量的主次顺序为壁厚>脉宽>脉间>薄壁宽度,其中主要的影响因素为壁厚、脉宽及该两因素的耦合作用。

中走丝电火花线切割TA2钛薄壁件加工变形研究

为了探索脉宽、脉间、功率管数以及工作液介质对TA2钛薄壁件变形量的影响规律。设计了单因素试验和正交试验,以翘曲量、表面粗糙度和加工时间为评价指标,通过灰关联分析得到优化工艺参数组合,即脉宽为20 s,脉间为150 s,功率管数为6,液中放电加工。试验结果表明,该参数组合能够在保证表面粗糙度和加工时间的同时,有效地降低薄壁件翘曲量。

WEDM数控机床掉电保护电路设计及程序验证

针对机床掉电而使加工数据丢失问题,设计一种电火花线切割数控机床掉电保护功能电路。该电路以CPLD为控制核心,使用高精度电压监控器对工作电压进行实时监控,当监控到掉电事件发生后,启动内部掉电保护功能,将掉电瞬间的加工数据存储至RAM储存器中,待重新上电后,将RAM储存器中的加工数据读出,使加工能够继续进行,实现了掉电保护功能,从而提高了加工效率并降低了成本。通过程序仿真和硬件测试验证,该掉电保护功能电路可以存储和读取加工数据,验证了掉电保护电路和对应程序的正确性。

电火花线切割伺服控制系统特性实验研究

为探究电火花线切割加工的伺服控制系统特性,在门槛电压阈值控制方法的基础上,基于中走丝线切割机床,搭建电火花线切割伺服控制系统平台。将放电时采集到的频率信号通过FPGA芯片进行分析处理,并根据处理后的信号进行伺服运动。探索了电火花线切割加工效率与伺服控制系统特性之间的关系,得出阈值和检测周期对加工效率的影响;通过验证实验以及分析放电状态占比,探索最优的阈值。结果表明:当检测周期为0.5 s时,加工效率较高;当加速区占15%、匀速区占62%时,加工效率较高。