OPTIMAL ALGORITHM FOR NO TOOl-RETRACTIONS CONTOUR-PARALLEL OFFSET TOOL-PATH LINKING

A contour-parallel offset （CPO） tool-path linking algorithm is derived without toolretractions and with the largest practicability. The concept of ＂tool-path loop tree＂ （TPL-tree） providing the information on the parent/child relationships among the tool-path loops （TPLs） is presented. The direction, tool-path loop, leaf/branch, layer number, and the corresponding points of the TPL-tree are introduced. By defining TPL as a vector, and by traveling throughout the tree, a CPO tool-path without tool-retractions can be derived.

近净成形叶片重构曲面刀具轨迹自适应规划

近净成形叶片作为一种高效低成本的新型工艺方法,越来越广泛地被应用在航空发动机叶片毛坯制造上。航空发动机近净成形叶片其叶型复杂且属于薄壁类零件,无法保证所有区域一次成形且满足设计精度要求,需要对进/排气边区域进行自适应加工。自适应加工中进/排气边曲面通常为重构曲面,因为测量数据、缘头形状约束、毛坯变形等因素影响,重构曲面会出现曲率变化大、边界不齐等问题。针对上述问题,本文通过分析刀心轨迹与加工曲面几何关系,以光顺偏置曲面为基础,建立光顺刀心轨迹规划线规划算法,实现了重构曲面光顺刀心轨迹的高效自动化生成。在某型精锻叶片上进行了数控加工试验,试验结果显示进/排气边曲面轮廓公差控制在(-0.02~+0.039)mm范围内,满足图纸设计公差(-0.03~+0.05)mm的要求,证明了所提算法的有效性和实用性。

基于网格曲面模型的等残留刀位轨迹生成方法

三角网格曲面因其快速灵活、拓扑适应能力强等优点,在与制造业密切相关的航空航天、汽车、造船以及模具等工业领域得到越来越广泛的应用。针对网格曲面加工截面线型路径与边界不一致性等问题,提出一种保持边界一致的等残留刀位轨迹生成方法。该方法以减少抬刀、路径转接为目的,并综合考虑刀具轨迹几何与运动力学性能。首先对网格曲面局部区域进行精确拟合,进而给出一种网格曲面上曲线的偏置方法。以此为基础,对网格模型的边界轮廓进行等残留偏置,从而生成精确的刀位轨迹。实例表明该轨迹生成方法简便、可靠,具有良好的边界一致性,并可显著提高加工的效率和精度。

复杂型腔环切清角加工刀轨生成方法

针对环切轨迹中残留区域的问题,提出了一种简单有效的去除残留区域的轨迹生成方法。在该方法中,首先识别出轨迹中的尖角,然后通过匹配出轨迹中的尖角对来确定刀具无法加工的残留区域。在残留区域确定后,对于每一个尖角对,以子尖角的尖点作为初始条件,计算该点的Frenet标架信息,并依据该信息预测出清角刀轨上下一点的近似位置。在获得近似位置后,依据一定精度对预测位置进行修正,得到该点的精确位置。迭代该过程,逐步生成清角加工轨迹,直到该点的中轴变换圆的半径等于刀具半径为止。仿真表明,该方法能够有效处理加工区域。

细分曲面的NC刀轨生成算法及实现

提出了一种基于LOOP细分规则的NC精加工刀轨生成算法 ,该算法将细分曲面应用于CAD/CAM系统 ,适用于任意拓扑的三角网格模型 ;通过控制曲面等距误差来生成满足给定精度要求的NC刀轨 .其核心思想是 :首先计算LOOP细分曲面控制顶点的极限点和法矢量 ,然后从极限点开始 ,沿其法矢方向以球头刀的半径长度按照给定精度向外等距 ,获得等距曲面 ,最后在等距曲面上生成精加工数控刀轨 .实例表明该算法稳定、高效。

最短路优化的复杂型腔刀具轨迹规划算法

复杂型腔零件的加工是数控编程中的一个难点。从提高加工算法的稳定性和加工效率的角度出发,提出了基于网络优化的复杂平面型腔数控加工刀具轨迹优化算法,分析了轮廓环的等距、自交、集合等基本运算,详细论述了基于网络优化的刀具轨迹规划方法。文中的仿真分析进一步说明了该方法的可靠性。

复杂型腔环切拐角过渡刀轨生成技术

针对环切刀轨中存在的拐角及残区问题,提出采用三段式Clothiod曲线光滑拼接的方法进行过渡优化。首先,借鉴骨架线提取的原理判断拐角残区并提取出残区步长;然后,在残区步长的基础上,选取过渡控制点和初始插入点作为曲线过渡的特征点;最后,在特征点的约束下,将曲线和直线进行过渡连接,并保证过渡曲线的C2阶连续。仿真加工测试结果表明,该方法能有效切除环切拐角残余并实现刀轨的平稳过渡,同时能很好地缩短加工时间和提高整体的加工质量。

基于网络优化的复杂型腔刀具轨迹规划算法

复杂型腔零件的加工是数控编程中的一个难点。从提高加工算法的稳定性和加工效率的角度出发,提出了基于网络优化的复杂平面型腔数控加工刀具轨迹优化算法,分析了轮廓环的等距、自交、集合运算等基本运算,详细论述了基于网络优化的刀具轨迹规划方法并优化了刀具轨迹。

轮廓平移无跳刀连接刀路环树优化算法

提出一个无跳刀的轮廓平移刀路轨迹优化算法.根据刀路环之间父环和子环关系,提出“刀路环树”的概念,将加工刀路的一次环切定义为一个“刀路环向量”,并将刀路环的各个属性定义为刀路环向量的分量.根据无跳刀轨迹的要求,针对刀路环树的各个刀路环向量进行遍历,以获得了一个无跳刀的轮廓平移刀路轨迹算法,并通过与其他算法比较,证明该算法无跳刀、无重复切削,并且可以自动执行.

基于自由区域的环切轨迹优化连接方法

为了解决环切轨迹的连接问题,提出一种简捷有效的环切刀具轨迹连接方法。在该方法中,为了有效管理轨迹环,构建了一种称之为区域树的树型数据结构。为了获取子轨迹,首先对区域树进行剖分以对轨迹环进行编组,进而利用轨迹环连接器对已编组的轨迹环进行连接。在获得子轨迹后,利用在自由区域中搜索开槽点的方式,完成了对子轨迹的优化连接。最后用仿真实验验证了该方法的有效性,实验表明,该方法能在提高计算效率的基础上,显著减少退刀数,有时甚至没有退刀。

组合曲面NC加工刀具轨迹的生成

提出一种组合曲面 NC加工刀具轨迹生成的新算法 :将组合曲面进行三角化 ,并使三角形的顶点沿曲面法矢方向偏置一刀具半径值 ,依次连接偏置后的三角形各顶点 ,得偏置的三角形网格 .以一组相互平行的平面去截偏置的三角形网格 ,将交线在截平面上进行调整并消除干涉 ,即得到组合曲面刀具轨迹 .

自由曲面三坐标加工等间距刀具路径规划

为提高自由曲面数控加工的切削效率,改善刀具的受力状态,提出了一种自由曲面三坐标加工等间距刀具路径规划方法。分析了在实际加工过程中可采用的几种刀具路径规划方法及其实现等距加工的约束条件。研究了等间距刀具路径的计算方法,并针对计算过程中出现的逼近误差校验和刀具路径延伸与裁剪问题给出了解决方法。对等参数线法和等距截面法进行了比较,表明应用该方法规划自由曲面刀具路径,可提高走刀路径对曲面形状变化的适应性和切削行间距分布的均匀性。

细分曲面数控加工关键技术

对三角域和四边域细分曲面数控加工的关键技术做了讨论,包括细分曲面数控加工模型的建立,粗加工模型的包围网格生成算法,NC刀轨生成常用的两种方法,精加工模型的等距网格求解算法及等距误差控制方法,给出了应用实例;指出了解决细分曲面数控加工技术实用化问题需要进一步研究的内容。

二维轮廓嵌套加工刀轨生成算法

提出一种新的刀轨生成算法,成功解决了由通用等距方法的刀轨加工而成的凸台和凹槽在嵌套时产生干涉的问题。该算法只需要三次等距即可计算出凸台和凹槽加工刀轨,并且能够处理包含自由曲线的轮廓。最后给出的算例验证了该算法的有效性。

基于位置有效性检测的环形刀路偏置算法研究

数控加工的层切法中经常会用到环形刀路。在环形刀路生成过程中,关键算法是多边形的偏置算法。在偏置过程中,偏置曲线上可能会产生局部问题,比如局部尖角、无效环等。这些局部问题必须消除,否则得到的环形刀路将无法使用。论文提出一种基于顶点位置有效性检测的多边形偏置算法。通过实例测试,表明该算法能够很好地消除在偏置过程中产生的局部问题,保证环形刀路的准确有效。

三角网格模型等高线刀具轨迹生成研究

提出了一种采用通用环形刀具对离散三角网格模型进行三坐标加工的等高线轨迹生成算法,算法包括三角网格模型的等距离偏置和水平面内的二维轨迹等距偏置。设计了基于面片的模型等距偏置方法,分析了凸边和凸点的特点并提出了保护轨迹的直线拟合生成算法。实例程序的运行证明,该算法稳定可靠、能快速有效地生成环形刀具的等高线轨迹。

型腔环切加工的非均匀偏置算法

提出用于型腔加工的一种新型刀轨计算方法——非均匀偏置算法。理论分析及实例计算均证明 ,在保证遍历加工区域的前提下非均匀偏置刀轨比传统的刀轨形式有更高的加工效率。

基于等残留高度的自由曲面三轴数控加工刀具轨迹规划

提出了一种新的自由曲面三轴数控加工刀具轨迹规划方法,该方法首先将自由曲面进行离散,并沿曲面的法矢方向将离散曲面偏置一个刀具半径值,得到该曲面的偏距面,在偏距面上基于等残留高度来规划刀具轨迹。该方法已经在实际中得到很好的应用。

STL模型加工轨迹生成研究及发展方向

以STL模型为代表的多边形网格模型越来越广泛地应用于数控加工。阐述了STL模型的数控加工轨迹生成方法及其特点,包括直接生成无干涉刀位点、由刀具偏置面模型生成刀位轨迹、由刀触点生成刀位点等三种。到目前为止这些方法都还不完善,有待于进一步的深入研究。

非圆曲线编程方法分析与研究

提出了母线为椭圆的回转体零件粗、精加工的三种编程方法,分别是G158零点偏置法、粗加工自定义法、LCYC95切削循环法,编制了三种方法的加工程序,分析了每种方法所编制程序的走刀路径,研究了每种编程方法的特点。