闭环型复杂曲面平底刀五轴数控加工螺旋轨迹方法研究

目的 研究复杂曲面刀具轨迹规划方法,以实现闭环型复杂曲面平底刀五轴数控高效加工。方法 针对目前的投影法不适用于闭环型复杂曲面的缺陷,在总结平底刀和螺旋走刀模式基础上,基于闭环型复杂曲面连续封闭的特性,提出一条展开式的投影映射新思路,应用求截交曲线弧长的方法将复杂曲面投影映射到二维平面上,规划完成螺旋曲线后逆映射回复杂曲面,得到完整的螺旋刀具轨迹。结果 采用这种新螺旋刀具轨迹规划方法的加工效率较之UG轨迹规划方法提高了12.36%。结论 基于投影法的闭环型复杂曲面螺旋刀具轨迹生成方法使生成的刀具轨迹连续进给,实现了复杂曲面高速连续切削加工,在保证加工精度的基础上显著提高加工效率。

自由曲面加工中的等参数螺旋轨迹生成方法

通过对刀具轨迹有效性的分析,将刀具轨迹规划分为曲面上曲线族的选择和有效合理排布方式的设计两个方面。以此为基础,针对数控加工中心的高速加工特性,提出一种等参数螺旋刀具轨迹生成方法。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。首先以等参数线型轨迹为基础,生成等参数环形轨迹,进而以对角曲线连接相邻路径,构造能够实现连续切削的等参数螺旋轨迹。仿真试验表明该方法,简单实用,而且避免了轮廓偏置中的干涉检测,特别适用于自由曲面的高速数控加工。

复杂陡峭曲面分段式螺旋刀路的设计

针对现有螺旋刀轨在实际应用中限制较多、无法直接应用于复杂陡峭曲面加工的局限,提出一种分段式螺旋刀轨。通过对流线驱动刀轨、曲面驱动刀轨和螺旋复合曲线驱动刀轨的有机整合,对复杂陡峭曲面的不同部位采用不同的加工方式,工艺针对性更强。同时,对作为流线的边界曲线采用提取、光顺和替换的方式进行重构,使得流线驱动螺旋刀轨更加光顺。实际加工和VERICUT软件仿真的结果表明,分段式螺旋刀轨能够满足高速加工刀轨连续光顺的要求,在生产中可操作性强。

反向间隙误差对螺旋转子精铣精度的影响及其仿真

为实现大模数少齿数螺旋转子的高效精加工,研究了数控机床旋转轴反向间隙积累误差对转子精加工法向齿厚的影响。首先建立螺旋面的方程并计算其法向矢量,求得球头铣刀精加工刀位数据;然后推导反向间隙积累误差的估算公式,分别采用空间环形走刀和空间平行走刀对转子加工过程进行仿真,得到走刀循环次数与反向间隙积累误差值之间的关系曲线。仿真结果和数控机床试切结果表明,当转子法向齿厚尺寸较小时,采用空间环形走刀方式效率较高且能保证精度;当法向齿厚处于临界值时,可以采用空间环形走刀,但需对端面型线作出一定角度的旋转以抵消误差积累;当法向齿厚较大时,应该采用空间平行走刀方式规划刀具路径。

弧齿锥齿轮数控加工主动控制方法研究

以弧齿锥齿轮数控加工原理为基础,阐述了齿面啮合需要满足的一阶接触条件和二阶接触条件,建立了以工件齿轮转角为参数,表示铣齿刀盘中心运动与工件齿轮旋转运动关系的切齿加工运动函数。将该运动函数运用于自主开发研制的弧齿锥齿轮数控铣齿机中,实现了对弧齿锥齿轮数控铣齿加工的主动控制。最后通过实例验证了这种控制方法的可行性和有效性。

弧齿锥齿轮数控加工和齿面接触点求解算法研究

在保证弧齿锥齿轮加工过程中刀盘相对于工件的运动关系不变的基础上,通过矩阵变换实现铣齿加工的数控展成.由于在数控加工每个插补周期中难以实现这种涉及大量运算的运动转换,因此将数控坐标轴的展成运动表示为以工件齿轮转角为参数的五次参数样条函数,保证了插补的实时性和精确性.文中将传统用于确定接触点位置时求解非线性方程组的问题,转化为带有3个设计变量的约束优化问题,简化了法线重合的条件,建立配对齿轮位置矢量相等的目标函数.最后给出实例对算法进行了说明和验证.

组合曲面加工的运算符法

提出了构造组合曲面和相应走刀轨迹的运算符法，并详细地讨论了它的原理、概念和程序的实现。该方法由单片曲面的定义、单片曲面有效域的定义、基线的定义、曲面运算表达式的定义、曲面运算程序的自动生成和自动运行等几部分组成；其计算耗时很少。基于曲面运算符法的实用软件已在ＩＢＭ微机上开发成功。

特种回转面刀具螺旋槽的通用几何模型

针对数控磨削螺旋槽的特点 ,提出了基于一般特种回转面刀具刀刃曲线和刀面截形的螺旋槽通用几何模型。该模型采用统一的形式表示螺旋槽 ,为特种回转面刀具的设计和数控加工提供了理论基础。