基于MODM模型的自由曲面NC加工刀位计算

指出现有的基于曲线逼近分析的刀位计算精度控制原理存在的不足 ,提出基于曲面离散基本单元 ( MODM)模型的 NC刀位计算原理 ;给出了利用 MODM模型生成等参数线刀轨、截面线刀轨以及特殊形式刀轨的方法 ;对有关方法分别进行了程序实现并给出计算实例。程序实现的结果表明 ,基于 MODM的刀轨生成方法在计算效率、精度控制可靠性、刀轨生成能力等方面有独特的优点。

快速进给铣刀五坐标端铣加工刀位计算

对快速进给铣刀五坐标端铣加工的基本原理进行了研究,指出使用快速进给铣刀进行端铣加工时,刀触点的法矢量不再像环形刀一样通过刀片的几何中心,由此求出了刀具有效切削半径.然后将快速进给铣刀刀具模型简化为半径等于有效切削半径的端铣刀,得到了后跟角的计算公式,并深入研究了后跟角的临界情况,严格推导出了由刀触点生成刀位点的计算公式.此外,对快速进给铣刀端铣加工中的误差进行了研究,得到了走刀步长与直线逼近误差的关系式.

三坐标数控磨床加工直纹面的刀位计算

提出一种用三坐标数控磨床加工直纹面的刀位计算方法 .这种方法利用基于曲面的 点向量 point vector 法用一系列小平面逼近直纹面 ,通过将工件坐标系旋转和平移使这些小平面依次与砂轮表面重合 ,然后对相关节点和矢量进行坐标变换 ,可以计算出机床的 3个轴在相应位置的绝对坐标和相对坐标 .应用这种方法 。

球形刀三坐标曲面加工刀位计算及误差分析研究

针对三坐标数控编程及加工中的刀位计算问题,分析了计算球形刀在被加工曲面上任意一点刀具中心轨迹的坐标公式,讨论了采用球形刀加工而引起加工方法误差的原因及误差补偿方法,并给出了走刀步长与加工误差的关系式.

五坐标数控端铣渐开线螺旋面的刀位计算

介绍五坐标数控端铣加工渐开线螺旋面的刀位 (包括刀心坐标和刀轴矢量 )计算方法 ,并以具有A、B摆头的五坐标数控机床为例 ,将刀轴矢量转换成机床的运动坐标 。

面向曲面NC加工刀位计算的基本单元模型

提出一个面向曲面NC加工刀位计算的曲面离散基本单元模型及其误差控制方法。该模型考虑了对基本单元的逼近精度以及偏置精度的控制。将该模型应用于曲面加工刀位计算能有效地改善现有方法在误差控制、行距计算和干涉检验等方面存在的不足。同时,模型的形式非常简单。

球头铣刀加工空间曲面刀位的计算

介绍了用球头刀加工非圆曲面时刀位的计算方法及空间曲面数学模型的建立方法 ,分析了用直线段法逼近非圆曲面时加工误差的分布状况。

基于四点偏置法的非可展直纹面侧铣刀位计算

针对非可展直纹面五轴侧铣加工的问题,分析了非可展直纹面几何特点,根据等距映射下的极差不变性,提出了一种计算非可展直纹面叶片五轴侧铣刀位数据的新方法。以刀具包络面与设计曲面之间的整体误差为优化目标,建立了圆柱铣刀侧铣非可展直纹面的刀位计算方法,运用四点偏置法确定初始刀位,采用最小二乘法对初始刀位进行优化,建立刀轴矢量偏转模型进一步修正刀位以减小过切误差。通过实例计算分析,表明该方法可以在一定程度上减小加工误差。

基于刀具实际廓形的刀位轨迹计算方法

为解决由于刀具磨损和制造误差对复杂曲面精加工的影响,根据刀具的实际廓形计算刀位轨迹,首先利用机器视觉测量系统检测刀具的廓形,从而获得实际刀具曲面,然后采用自适应等参数法规划加工路径,最后利用最小有向距离原理和曲面空间离散的方法计算刀具曲面和工件曲面的最小有向距离,通过调整刀具位姿,使刀具的刀触点恰好在工件的理论面上,从而得到优化的刀位轨迹。实验表明,采用这种轨迹计算方法编制的数控加工程序能够加工出满足精度要求的曲面。

多张复杂曲面零件连续加工的刀位计算方法与实现

介绍了带有多个凸台和下陷的多曲面零件表面行切编程的刀位计算方法；这种方法不但可以缩短编程周期，提高加工效率，而且也减少了零件加工过程中的尺寸积累误差。

带有任意多个凸台的不规则槽腔环切加工的刀位计算方法

本文介绍了带有任意多个凸台的不规则槽腔环切方式加工的刀位计算方法;并对此算法的数据组织和管理进行了论述。

端点误差控制刀位算法的改进

对端点误差控制数控加工刀位算法进行了改进:采用2个端点间偏置距离代替它们的参数差值用于衡量加工带宽和进行加工误差控制,提出了一种新的采用循环迭代计算刀具旋转角度的方法,并给出了格点法对偏置方向角进行优化的过程;使得算法不受具体的曲面参数化方式影响,简化了刀具定位时计算量,刀位得到了充分的优化。利用UG二次开发技术进行的实例计算表明:设置走刀方向沿着曲面的最小主曲率方向比沿着曲面的最大主曲率方向加工带宽更宽,前者应该是该算法的最优走刀方向,而且沿着最优方向走刀的优化刀位和多点切触加工算法得到的加工刀位一致,该算法也比多点切触加工算法有更大的适应性。

鼓形砂轮周磨自由曲面刀位算法

对采用鼓形砂轮周磨自由曲面的刀位计算进行了研究。为了提高加工效率,提出了一种基于避免加工中砂轮和工件曲面局部干涉的鼓形砂轮几何参数的优化方法。在刀位计算中,砂轮被限定在摆刀平面中旋转;离散鼓形砂轮表面,计算采样点到工件曲面的有向距离,获得当前刀位的加工误差分布和加工带宽;以砂轮轴和工件曲面最小法曲率方向的夹角为优化变量,以当前刀位的加工带宽的最大化为优化目标,用格点法进行了鼓形砂轮周磨自由曲面的刀位优化。利用UG二次开发技术编程,生成了Bezier曲面的加工轨迹的计算实例,验证了所提出的砂轮几何参数和刀位的优化算法。

三元整体叶轮曲面造型及其计算机辅助制造技术

针对一种三元整体叶轮,采用B样条方法对叶片中性面上顶部和根部的两组数据点进行了插值曲线的反算,进而构造出直纹面形式的叶片中性面和叶片曲面;研究了在五坐标机床上采用球头棒铣刀侧铣加工叶轮时的刀位计算方法,给出了在UG(unigraphics)环境下的叶轮曲面建模方法及其数控加工仿真步骤.研究表明将理论分析与几何仿真相结合,可以暴露问题,显著缩短研究时间,是复杂曲面设计与数控加工刀位验证的有效途径.

曲面数控加工中的非线性误差

基于宏域几何的包络理论为理论基础对非线性误差进行了系统深入的研究,指出T/R混合加工系统普遍存在非线性误差,用最短距离线对之距离分布算法计算非线性误差,以在五坐标数控铣床上以中凹圆环面刀具采用几种不同的加工方式加工凸球面为实例,具体分析非线性误差的表现形式、影响因素。实际加工凸球面的结果证明提出的分析和结论是正确的。

多点切触加工中的局部干涉分析

为了消除多点切触加工刀位计算的局部干涉,通过对中凹端铣刀和工件曲面之间的几何接触状况分析,得到了多点切触加工算法的局部干涉判别条件.利用微分几何得到了多点切触加工刀位中刀具和工件的交线在第一切触点处的曲率半径和刀具曲率半径的比值,结合局部干涉判别条件,得到无干涉的多点切触加工约束的解区域.结果表明无论曲面为何种样式,必须选择第二切触点在曲率较大的主方向附近的解区域中,再使用多点切触加工算法算出的刀位,才有可能不发生过切现象.

多点切触加工的割线法

为了使多点切触加工算法具有更广泛的普遍性并降低原有的多点切触加工算法的计算耗时,对采用圆环面刀具和工件曲面实现多点切触加工的算法原理进行了分析,得到了多点切触加工中圆环面刀具的定位方法;同时提出了一种新的多点切触加工的加工误差控制方法。为了控制多点切触加工中两个切触点之间的最大欠切误差,建立了以两个切触点间参数差值圆半径为自变量的函数方程,采用割线法迭代求解该函数方程,可以得到在允许加工误差下的最优参数差值圆半径和当前的最优刀位。通过实例验算表明,采用圆环面刀具的多点切触加工的刀位计算可以获得很宽的加工刀轨,而采用割线法进行加工误差控制的多点切触加工刀位算法和Hermite算法相比,计算耗时明显减少,在曲面加工的刀位计算中更加实用。

新型游动坐标法及其在复杂形状刀具数控磨削中的应用

通过分析复杂形状刀具的几何角度和数控磨削工艺 ,提出一种新型游动坐标系的刀位计算方法 ,应用该方法可简便地进行复杂形状刀具数控磨削的刀位计算 ,并可实现复杂形状刀具几何角度的精确磨削。通过三维仿真及实际磨削加工试验验证了该刀位计算方法的实用性。

基于总线控制的面齿轮复杂曲面加工技术

提出了一种基于EtherCAT总线的开放式多轴联动数控机床控制方式,研制了面齿轮专用数控加工设备。以面齿轮成形原理为基础,分析了蜗杆滚刀和碟片铣刀加工面齿轮的原理和方法,进行面齿轮数控加工坐标转换和刀位计算。给出了基于机床结构的面齿轮数控加工等价方法,进行面齿轮试件加工试验,通过pmm-c700三坐标测量机对试件产品进行齿面检测,得到面齿轮齿面点法向偏差范围,符合面齿轮齿型特点要求。验证了机床结构和加工方法的可行性,为面齿轮的工程化应用奠定了基础。

三角网格曲面模型多轴数控加工刀轨生成算法

提出一种三角网格曲面模型多轴数控加工刀轨生成算法,该算法采用R*-tree动态空间索引结构组织三角面片拓扑近邻关系,基于该结构对刀轨截面与三角网格曲面进行求交获取截面数据点,计算截面数据点的瞬时加工区域,根据刀具与瞬时加工区域中各三角面片的面、边、顶点的相切关系,采用面相切、边相切和顶点相切刀位计算方法获取相应刀位点,采用最小生成树方法对刀位点排序,生成多轴数控加工刀轨。实例证明,该算法刀轨生成精度高,运行速度快,且适用于各种复杂三角网格曲面模型多轴数控加工刀轨的生成。