环形刀五轴数控加工刀具路径生成算法

将微分几何理论应用于环形刀五轴加工无干涉刀具路径生成方法的研究,分别推导出刀触点处刀具曲面和工件曲面曲率分布方程,结合这两个方程,进行进给步长、加工行距以及相邻刀触点等的计算并建立判断有无干涉发生的条件,利用该条件对刀具姿态角进行修正以避免干涉。对实际曲面进行路径计算结果表明,提出的方法能有效避免干涉而且缩短加工路径长度。

改进的等残余高度加工自由曲面刀具路径生成算法

提出了改进的等残余高度算法用于加工自由曲面刀具路径生成。算法在生成相邻刀具路径轨迹时分两步,首先根据当前刀具路径轨迹,采用了Newton-Raphson迭代法精确求取刀具运动包络体上的点到自由曲面的距离,结合给出的Newton迭代法的迭代角度初值计算方法,精确求取满足要求的等残余高度点构成等残余高度线;然后根据求取的等残余高度线精确求取相邻刀具路径轨迹,求取过程类似。验证实例表明,该方法可极大地减少刀具路径轨迹长度,均匀曲面加工残余高度,提高曲面加工质量。

基于高密度激光扫描点的刀具路径生成

在分析了各种刀具偏置虚空间和实空间概念及求解算法的基础上，提出了一种由高密度激光扫描点直接生成ＮＣ加工刀具路径的算法．该算法先求出激光扫描点集中每一点对应的偏置虚空间，再算出每一点对应的虚空间中Ｚ值最大的点即实偏置点，最后将所有实偏置点按一定方式输出，即可生成数控加工刀位轨迹．该算法适合于任何类型的刀具．

基于图象的刀具路径生成技术

在许多广告、艺术品、模具等雕刻零件编程中,往往是通过扫描图象来获得零件的尺寸,这就需要一种能够基于图象的刀具路径生成技术。本文主要介绍了图象的轮廓跟踪算法、轮廓点过滤拟合处理算法以及各种基于图象轮廓线的二维、三维雕刻加工技术。该技术已应用于自己开发的雕刻软件中,并在自己开发的数控雕刻机上加工试验,获得了较好的样品。

面向AP238的刀具路径生成器研究

为使STEP-NC程序能被CNC所识别,对基于STEP-NC解释器和PMAC卡两大核心模块的AP238刀具路径生成系统进行了深入探究。通过VC高级语言,利用STEP-NC解释器,编辑PMAC提供的计算机底层驱动程序和接口函数,将上位机STEP-NC解释器生成的数据与PMAC卡伺服驱动器建立关联,生成加工程序中工步定义的各种加工特征的刀具运动轨迹来驱动机床的刀具运动。STEP-NC解释器读取STEP-NC加工程序,过滤出刀具的类型、直径、坐标等数据信息存储到指定的刀具路径生成器中,生成加工程序中工步定义的各种加工特征的刀具运动轨迹,并利用AP238刀具路径生成器生成零件的刀具轨迹。面向AP238的刀具路径生成器具有良好的模块化特性,通用性强,效率高。它将STEP-NC加工程序释译成数控机床可识别的刀具轨迹信息,并生成每一加工特征的刀具轨迹,为STEP-NC加工程序能被CNC系统识别提供可靠保证。

基于参数线法的填充曲线刀具路径生成方法研究

参数线法刀具路径生成是曲面加工常用的方法,为了缩短走刀路径,将空间填充曲线生成思想融入路径生成过程中,提出基于参数线法的填充曲线刀具路径生成方法。在参数线网格上以最短哈密顿路径算法为指导来生成填充曲线,达到优化参数线刀具路径的目的。通过实例验证了方法的可行性。

基于STEP-NC的在线工艺规划及刀具路径生成

为了使AP238文件能直接应用于基于PMAC的开放式数控系统中,在进一步研究分析AP238文件信息结构和STEP-NC解释器的基础上,提出了在线工艺规划方法及刀具路径生成方法。首先概述了AP238文件的信息模型和STEP-NC解释器的信息提取原理,在比较离线工艺规划和在线工艺规划的基础上,选定了在线工艺规划的内容,然后通过人工神经网络算法,建立了在线铣削参数优选网络模型,并对此模型进行了学习训练及应用,最后据此结果生成了刀具路径及APT数控加工文件,并以VeriCut 7.0为平台,对一台阶面进行了仿真验证,为实现机床加工奠定了基础。

刀具路径G^2连续实时光顺与高精度轮廓控制研究

数控产业是支撑航空、航天、船舶及车辆等领域的支柱性产业，它直接反映了国家装备制造业的技术水平，具有重要的战略意义。为实现高进给速度、高轮廓精度数控加工，需要针对如下环节开展研究：光顺平滑的加工刀具路径生成；符合机床加工综合约束的平滑加减速规划；满足指令生成精度以及实时性要求的插补算法；满足轮廓跟踪性能的运动控制算法。当前，针对以上研究领域尚存在如下问题：商业 CAD/CAM 软件通常只能生成小线段格式的刀具路径，在线段衔接点处切向与法向的不连续性会导致速度和加速度波动，影响加工效率、质量乃至机床寿命；速度规划环节，尚未有可行的双向扫描方法用于生成加速度连续的平滑速度规划曲线；参数曲线的插补计算往往引起速度指令波动，但尚未有研究针对其产生原因进行全面分析并提出完整控制算法；目前基于现场可编程门阵列（Field-programmable gate array, FPGA）的硬件插补器尽管可以通过“硬件加速”提高插补实时性，但实质是以资源换时间，成本高且插补精度低；当采用交叉耦合控制方法对插补指令进行轮廓跟踪时，尚且缺少针对空间自由曲线的轮廓误差估计高精度方法及以此为基础的控制器设计方法。

微透镜阵列快刀伺服车削进刀路径生成与优化研究

微透镜阵列作为一种非轴对称的复杂光学曲面,对轮廓精度及表面粗糙度的要求都非常高,在快刀伺服车削加工过程中,刀具补偿及其轨迹规划是非常重要的环节。首先介绍了刀具加工路径生成的基本流程,根据刀尖圆弧与工件曲面之间的几何关系,推导了刀位点坐标的计算公式;然后针对微透镜开口轮廓边缘区域,讨论了过渡区及其宽度和分布情况;最后提出了过渡区刀尖半径补偿优化算法,并基于MATLAB软件进行了加工仿真。结果表明提出的刀具路径优化方法能够有效提高微透镜轮廓边缘的加工精度。

Edgecam率先集成山特维克可乐满Adveon刀具库

Edgecam是针对数控零件加工编程的CAD／CAM系统，支持包括3D铣削和多轴工序在内的各种铣削、车削和车铣加工要求。这一平台提供复杂的刀具路径生成，使用方便，广泛应用于全球范围内的多种行业。Edgecam是首家集成了山特维克可乐满Ad-veon刀具库的公司。

面向STEP-NC的铣削知识库建立及其刀轨规划方法

目的研究VC++环境下STEP-NC铣削知识库的建立及其刀具路径的生成方法.方法以Visual C++6.0为平台,建立基于知识工程(Knowledge-Baced Engineering,KBE)技术的STEP-NC知识库,在其基础上针对AP238程序中各加工特征进行刀具运动轨迹规划,驱动实验平台的刀具运动.结果STEP-NC知识库能够存储STEP-NC文件中与制造有关的刀具信息、铣削用量等制造信息及几何信息,为刀具路径生成模块提供数据源,生成各加工特征的刀具运动轨迹.结论STEP-NC知识库为面向AP238的刀具路径生成器提供了良好的数据支持,刀具路径生成器将AP238文件释译成机床可识别的刀具轨迹信息,使得STEP-NC程序能够被CNC系统所识别.

面向模具制造的CAM系统构架的研究

在分析传统模具CAM系统局限性的基础上 ,提出一种面向模具制造的ICAM构架。该构架基于柔性主模型概念 ,采用EZMap曲面表达模型 ,便于实现模具CAD/CAPP/CAM的集成 ,同时支持模具设计和制造的并行工程。刀具路径生成采用基于构形空间 (ConfigurationSpace ,C Space)的新算法 ,可以很好地满足模具传统和高速数控加工对CAM系统的需求 ,是一个理想的模具CAM构架。

五轴数控机床的运动控制建模及精度提高方法研究

五轴数控加工是航空、航天、能源和国防等领域中高效加工复杂零件的有效手段。本文以五轴数控加工的运动控制建模及精度提高为主线，围绕运动学建模、刀具路径生成、轮廓误差的估算和控制、机床几何误差的辨识和补偿等问题展开研究，主要内容与贡献包括：

基于步长优化的扫略自由曲面加工效率的研究

提出了一种提高扫略曲面三坐标加工速度的优化方法;在曲面加工中,经常使用比较昂贵的商业CAD/CAM软件来生成加工程序,对刀具位置和路径规划进行大量的计算;由于这些商业软件都基于一种比较可靠的算法,所以在功能上都具有相似的功能和效率;也就是说,现在使用的大多数的CAD/CAM系统,都是基于零件的几何特征来加工的;文中提出了主要集中在提出一种基于被加工零件精度自由曲面刀具路径生成方法,推导出前进步距函数,在给定加工误差和没有损失加工精度的情况下,计算出最大的CC(刀具接触点)点间的距离,来减少生成的CC点,减少加工时间,提高了加工效率。

SURFCAM 2002编程加工实用方法

SURFCAM软件由于其简捷、实用的特点越来越受到业界的关注。本文作者从设定加工操作环境、设置加工方法、设置加工参数、生成刀具路径和生成NC文件等各个方面,对SURFCAM2002进行了很好的诠释。该软件现由盖勒普工程技术(上海)有限公司总代理。

五轴数控机床的运动控制建模及精度提高方法研究

本文以五轴数控加工的运动控制建模及精度提高为主线,围绕运动学建模、刀具路径生成、轮廓误差的估算和控制、机床几何误差的辨识和补偿等问题展开了系列研究,主要内容与贡献包括：

Development of tool-path generation module for 5-axis control machining of impellers

An impeller is difficult to machine because of severe collision due to the complex shape,overlapping and twisted shape of the impeller blades.So,most computer aided manufacturing(CAM)software companies have developed CAM module for manufacturing impeller according to their CAM software.But these dedicated modules are difficult to use for inexperienced users.The purpose of this work is to develop a tool-path generation module for impellers.For this purpose,it is based on Visual Basic language and used CATIA graphical environment.The result of simulation for generated tool-path by the module is satisfactory.And it has slow processing speed compared to other commercial modules,but it is easy to use.

基于UG NX的叶片五轴数控加工

在水轮机、汽轮机和燃汽轮机发动机等制造业中，其加工批量小、零件形状复杂、改性频繁、精度要求高、加工困难、生产效率低、劳动强度大和质量难以保证的生产特点，已经不能靠传统的加工设备和制造方法来适应这种柔性化程度很高的加工要求。UGNX是一种典型的CAD／CAM软件系统，它把CAD造型和CAM编程集成于一个系统环境中，完成零件的几何造型、刀具路径生成、加工模拟仿真及数控加工程序的生成，最终完成零件的数控机床加工。

Autodesk推出CAM云服务

美国欧特克（Autodesk）公司2013年12月3日发布了云服务“AutodeskCAM360”（以下称CAM360）。该公司CAM产品经理AnthonyW．raves日前公布了该服务的价格：2．5轴加工以下的刀具路径生成功能可以免费使用，3轴加工的月使用费为75美元，5轴加工为每月150美元。2．5轴加工川服务免费，这一点与目前面向SolidWorks的2．5轴加工用CAM“HSMXluvSS”和面向AutodeskInventor的“InventorHSMExt）Floss”免费相同不过，CAM360还包含免费的CAD功能服务“AutodeskFusion360”

WorkNC软件助推模具结构面自动化加工

WorkNC是从2轴到5轴的自动化刀具路径生成软件。应用于铸塑模、冲压模等模具加工行业的表面模型和实体模型。具有超强自动化功能。本文介绍了利用WorkNC软件进行模具结合面的自动化加工。