数控程序的高效设计及其刀具轨迹优化

介绍了提高数控程序编制效率的途径 ,并以实例说明了如何对数控程序刀具轨迹的质量进行优化 ,对从事数控工艺与编程的技术人员有参考和借鉴的作用。

变角度缓面零件渐进成形刀具轨迹优化

针对变角度缓面零件渐进成形表面质量差的问题,提出一种基于零件截面曲线形状用增量弧长S0来控制增量步长Δz的方法,并建立了Δz与S_0之间的数学方程。以变角度缓面零件为例实验验证了该方法的可行性并分析了变角度缓面零件渐进成形存在的表面质量问题及原因。实验对比研究了该方法与传统加工方法在零件表面波纹、成形尺寸误差、成形时间等方面的区别,实验结果表明:该方法不仅能够提高成形效率还能有效改善曲面零件渐进成形后的表面质量。

缓面零件单点渐进成形刀具轨迹优化数值模拟

利用有限元软件ANSYS/workbench,以平缓曲面零件为例,模拟零件单点渐进成过程,研究了优化方法中增量角度Δθ对零件厚度、成形精度、等效应变等方面的影响,并与传统固定增量步长方法进行对比。结果表明:加工层数相同时,优化方法更有助于提高板厚,且零件壁厚随着增量角度Δθ的增加而增加;优化方法较明显的提高了零件底部成形精度,无论增量角度Δθ取值多少,零件底部都能充分成形,与实验结果相吻合;加工层数相同时,在相同区域优化方法导致的板料等效应变大于固定增量步长成形方法,Δθ越小应变越均匀,但两种方法最终的等效应变趋于一致。

不规则曲面半精加工刀具轨迹优化算法

在采用高速铣削机床对材料进行粗加工和半精加工时,针对三坐标数控加工,提出了一种用于自由曲面恒定进给的刀具轨迹优化算法,该算法可用于不同曲率条件下的自由曲面加工。通过对轨迹进行优化,将刀具的中心位置偏置一个角度,从而得到符合实际要求的设计曲面。最后设计了不同的加工路线进行切削试验对比,结果表明,优化算法在实际加工中稳定可靠,完全满足加工精度要求。

基于VERICUT的虚拟数控加工刀具轨迹优化

虚拟物理数控加工仿真主要研究加工过程中切削力、切削热、机床运动误差、加工系统颤振以及负载变化引起加工结果变化的预测问题,目前已成为虚拟制造最具魅力的地方。通过在VERICUT下的电吹风外壳模盖的虚拟数控加工刀具轨迹优化研究,为复杂曲面零件的加工生产提供了有效参考。

基于Camworks的刀具轨迹优化研究

以Camworks系统及其应用实例为背景,说明Camworks数控加工的基本步骤及其方法,重点介绍运用Camworks系统进行刀具轨迹优化的关键技术和难点,对Camworks在数控加工中的应用进行研究和探讨,为数控编程提供参考。

基于动态规划算法的刀具轨迹优化及实验验证

针对数控加工大型复杂毛坯件过程中出现的效率低下问题,指出空行程走刀也是其效率重要影响因素之一,提出一种基于动态规划算法调整走刀轨迹行程优化数控程序,采用仿真软件验证以提升总体效率的方法。以某型号机车转向架构架数控加工为例,创建机床MVR40的仿真模型,在虚拟加工平台上完成利用算法优化后轨迹的验证,通过对优化前后路径走刀时间的对比,缩短了整体加工时间;通过对优化后数控加工程序现场测试,验证了轨迹优化可以提高总体加工效率,为提升大型多加工面工件的加工效率提供了参考与借鉴。

基于参数映射的叶轮粗加工椭圆摆线轨迹优化

为了提高复杂曲面叶轮流道开槽加工效率,提出了一种曲面粗加工摆线轨迹规划方法。首先确定流道的可加工区域并进行参数化;然后在该参数域建立以最小加工时间为优化目标的椭圆摆线轨迹关键参数的数学模型,通过区间缩小法求解出满足加工要求的最佳椭圆短半轴长度与行距,从而获得参数域摆线轨迹;最后将参数域的轨迹映射至物理域来获取走刀路径。为了验证所提轨迹规划方法的高效性和有效性,以某叶轮为对象,计算了流道椭圆摆线开粗加工轨迹,并将所提方法的计算时间与传统行切法轨迹计算时间进行对比,发现计算效率提高了19.4%。此外,摆线流道开粗和行切法流道开粗的仿真加工对比结果证明,相同参数设置下所提方法的加工效率比传统行切法的加工效率高22.4%。实际摆线铣削开粗结果表明,叶轮流道切痕形状与摆线轨迹一致,表面残留满足粗加工要求,证明所提方法是有效可行的。

叶片螺旋铣加工中的刀具轨迹动力学分析与优化方法研究

从分析刀具轨迹动力学特性入手,通过对CLS文件分析,结合工厂加工叶片的实际情况,发现了影响叶片缘头表面质量的关键性因素,并提出解决的办法。

模具数控程序的高效设计及其刀具轨迹的优化

介绍了如何提高数控程序的编制效率,并以实例的形式说明了如何对数控程序刀具轨迹的质量进行优化,为从事数控工艺与编程的技术人员提供参考。

模具数控程序的高效设计及刀具轨迹的优化

通过介绍提高数控程序编制效率的途径及方法,说明了如何对数控程序刀具轨迹的质量进行优化,从而为数控工艺与编程的技术人员提供参考。针对相应产品的加工特点结合机床的切削性能来确定最佳的刀具轨迹路径设计方式,可达到提高加工效率的目的。

基于五轴加工的严格插值刀具轨迹生成中刀位的优化

多轴铣削加工的NC代码生成过程中,干涉的避免是一项非常重要的环节,它直接决定了多轴机床是否完全发挥它的功用。目前,CAM系统在生成刀具轨迹的过程中,并不考虑多轴机床的机床运动。在生成NC机床代码的时候,使用NC后置处理器将顺序排列的刀位(刀尖坐标+刀轴向量)处理成某种机床专用的NC代码。因为后置处理的过程一般是批量处理的模式,所以NC编程器无法知道机床的运动过程,机床运动部件之间极易发生干涉。目前,获得加工过程中机床干涉信息的唯一方法是进行机床试切或是使用机床仿真系统进行仿真。

曲面匹配方法在刀具加工轨迹优化中的应用

为减小非可展直纹面侧铣过程中产生的原理误差,提出一种新的刀具加工轨迹优化方法,将曲面匹配方法应用于初始刀具加工轨迹的优化过程,并使用序列二次规划算法求解曲面匹配问题。首先,采用现有的刀具加工轨迹生成方法得到刀轴轨迹曲面;其次,对刀轴轨迹曲面进行法向偏移得到对应的刀具加工包络面并进行原理误差计算,使用基于序列二次规划算法的曲面匹配方法对加工包络面与设计曲面进行曲面逼近,得到空间变换矩阵;再次,通过空间变换和法向偏移,得到优化后的刀轴轨迹曲面及其对应的刀具加工包络面,以及对应的优化刀具加工轨迹及加工误差分布数据;最后,使用MATLAB进行仿真,并与基于最小二乘法的曲面匹配方法进行对比验证。仿真结果表明该优化方法有效地减小了初始刀具加工轨迹产生的原理误差,这说明提出的方法能够用于减小非可展直纹面侧铣加工时产生的原理误差。研究成果为提高非可展直纹面侧铣的精度提供了新的技术支持。

基于遗传算法的笔式加工刀具路径优化

为缩短笔式加工时间和提高加工效率,提出了一种新的基于遗传算法的刀具路径优化方法。笔式加工的特点决定了生成的刀具路径为一系列离散的切削路径段,为了精简搜索数目,将每段刀具路径看作两个遗传基因。使用十进制码构造分段染色体模型,采用改进的遗传算法对笔式加工分段路径进行优化排序,得到刀具路径排布的近似最优解。实验结果表明:改进的自适应遗传算法比一般遗传算法搜索速度提高若干倍,可以明显缩短加工路径的总长度。

金属板料单点渐进成形轨迹优化及模拟研究

表面质量差是金属板料渐进成形工艺的重要缺陷。针对曲面零件单点渐进成形表面质量差的问题,文章提出了一种基于零件截面曲线形状用增量弧长S0来控制增量步长Δz的方法,建立了Δz与增量弧长S0间的计算关系;以曲面零件为研究对象,与固定增量步长成形方法对比,利用有限元软件ANSYS/workbench模拟零件单点渐进成形过程,分析了S0对板料厚度变化和板料应变的影响。试验与模拟结果表明:该方法不仅有效改善了曲面零件成形后的表面质量,单件零件成形效率也明显提高,加工层数为30层时,成形效率提高19%,50层时,成形效率提高22%;优化方法得到的零件在平缓曲面处厚度更厚,该处零件厚度随着S0的增加而增加;优化方法导致的板料应变大于传统成形方法,且S0越小应变越均匀,但最终板料应变趋于一致。

复杂曲面环形刀五轴端铣加工的刀具轨迹规划方法

为了降低复杂曲面类零部件加工的刀具路径,减小刀具路径条数,提高加工效率,提出了一种新的复杂曲面环形刀五轴端铣加工刀具轨迹优化方法。在局部可铣性基础上对刀轴矢量角进行自适应优化,采用新型加工带宽计算方法——等残留高度算法,给出了等残留高度算法的刀具轨迹生成具体步骤。仿真结果表明:与传统等残留高速算法相比,刀具轨迹优化算法的刀具路径更短、条数更少,能够有效提高复杂曲面加工效率。

变角度缓面零件单点渐进成形轨迹优化

文章针对变角度缓面零件加工表面波纹不均匀、成形尺寸精度差的问题,提出了一种基于增量角度Δθ来控制增量步长Δz的方法,建立了Δz与Δθ之间的数学方程,并利用Matlab软件求解出给定Δθ时的增量步长Δz,并将该方法成功应用于变角度缓面零件成形。试验对比结果表明:该方法改善了变角度缓面零件的表面波纹,减小了底部圆形区域大小,能提高成形效率,提高变角度缓面零件的使用性能。

水轮机叶片的五轴数控加工工艺规划及轨迹优化

针对大型水轮机叶片的五轴联动数控加工要求,制定出适合国内技术条件的工艺规划。提出在计算叶片五轴联动加工刀位时采用等残余高度刀位规划,并考虑三维非线性误差来计算走刀步长的刀位轨迹生成策略。为了避免刀具后跟角干涉的要求,提出根据叶片的曲面性态分析来确定叶片五轴联动加工中的刀轴控制和刀位轨迹优化计算方法。将该方法与CAM软件结合,用于大型混流式和轴流式叶片数控加工,结果表明:该方法既能严格控制加工误差,又要能提高加工效率。

斜齿圆柱齿轮回转车削的运动学建模及轨迹优化

提出了一种用于斜齿轮切削加工的回转车削新方法,分析了用回转车削方法加工斜齿圆柱齿轮的运动情况,建立了斜齿轮加工时刀具切削刃相对工件的轨迹方程,基于进化算法对斜齿轮回转车削轨迹进行了优化,并且在回转车床上加工了斜齿轮样品,获得了理想的形状,为使用回转车削方法进行斜齿圆柱齿轮加工的推广应用奠定了基础。

参数曲线光滑处理的双向四阶Taylor拟合方法

为了使数控轨迹更加光滑,以进一步提高加工效率,提出一种基于空间轴的光滑曲线双向四阶Taylor拟合方法,通过优化使曲率更平缓来进一步降低拟合曲线的轮廓误差。首先,在参数曲线上选取有限均匀的数据点计算参数各阶导数以及曲率、挠率等微分几何量,以建立Frenet坐标系;然后,在第i区间始末两个数据点分别进行前向和后向四阶Taylor展开,根据刀位点在始末两个数据点形成的参数空间的相对距离确定耦合权重的拟合曲线;最后,通过坐标反变换得到机床坐标系XYZ下的优化轨迹。通过对原始轨迹和双向四阶Taylor拟合进行比较表明,随着阶数的提高,轮廓误差逐渐降低,曲率均值、曲率极差和曲率的导数极差均趋近原始曲线。通过对标准圆和高速列车车轮踏面LM-32进行拟合测试表明,相比拟合曲线,所提方法得到的优化曲线曲率变化连续,轮廓误差小4μm~5μm。