最小有向距离算法在螺杆加工中的应用

从空间啮合原理出发 ,研究刀具与工件表面的接触规律 ,将最小有向距离算法应用于螺杆加工的数控编程中。在给定工件端截面参数方程的条件下 ,可采用该方法生成刀具运动轨迹 ,实现经济、高效的螺杆加工。该算法适用于各种截面廓型为一阶连续可微曲线的圆柱螺旋面螺杆加工 ,并可通过分段处理技术实现对截面廓型由多段曲线组合而成的螺杆进行自动编程加工。

数控加工中刀触点轨迹的连续性及其应用

在分析国内外关于自由曲面数控加工中刀位点轨迹生成算法的基础上，提出了一个关于刀触点轨迹连续性的命题并加以证明 .对各种形式的刀具与工件的几何特性进行了分析，阐述了该性质在改进刀位点轨迹算法中的应用方法 .通过在“最小有向距离算法”中应用表明，该性质对于提高计算速度和精度方面都具有重要意义 .

基于三角Bézier曲面刀轨快速生成算法

提出一种三角Bézier曲面刀轨快速生成算法,该算法引入R*S树构建三角Bézier曲面的动态索引结构,基于此结构快速、准确获取相交的三角Bézier曲面片集,依据所设精度阈值将其自适应离散为三角网格,通过对刀轨截平面与离散后三角网格求交获取交线,进而迭代计算交线各端点在三角Bézier曲面上的近曲面点,并将近曲面点作为刀触点,沿其所在曲面法矢偏置获取刀位点并进行干涉点处理,顺次连接各刀位点生成三角Bézier曲面数控加工刀轨.实例证明该算法可快速、准确获取复杂三角Bézier曲面数控加工刀轨。

五坐标数控机床后置处理算法

根据五坐标数控机床的运动形式 ,将其归结为三种基本形式。本文针对五坐标数控机床的三种基本形式 ,研究了五坐标数控机床的后置处理算法。

汽轮机叶片圆环形盘铣刀包络铣削方法

为提高汽轮机叶片的加工效率,缩短汽轮机生产周期,在分析汽轮机叶片曲面构成及其加工方法的基础上,提出了采用圆环形盘铣刀包络铣削汽轮机叶片曲面的新方法.利用定向最小距离原理,对圆环形盘铣刀包络加工刀触点和刀具轨迹进行计算,研究了刀触点的计算模型和计算方法.采用该加工方法后,刀具轨迹行程相对于采用球头铣刀包络加工时有明显缩短,在提高叶片加工效率方面作用明显.研究内容为汽轮机叶片专用数控机床和叶片抛光机的设计提供了理论参考.

螺旋曲面数控加工的计算方法研究与应用

针对平面编程存在的不可消除的理论误差 ,对截面包络法数控加工螺旋面时刀触点和刀具运动轨迹的计算方法进行研究 ,提出一种新的计算刀触点的“最小有向距离算法”。该算法不受初始点选取的限制 ,没有迭代收敛性问题 ,从理论上消除了加工误差 。

直接基于修形曲线的齿廓NC修形方法

根据NC运动任意可控的特点 ,提出了以样条曲线方式 ,将各种齿廓修形曲线作归一化处理 ,作为CNC的轮齿修形模型 ;并直接基于该模型 ,推导出了使用标准滚刀对轮齿进行修形的计算公式 .该方法具有一定的通用性 ,计算也较简便 。

鼓形刀宽行刀位优化纬线分割算法

为便于鼓形刀定位和姿态调整,结合最短距离线对思想,将刀具沿纬度方向进行离散.为使刀具更好地适应工件的曲率分布,实现广域曲率分布吻合,采用单点切触方法,在加工曲面一定范围内寻求最佳切触点,以达到最大切削行宽;分别采用等参数和等波高2种刀位优化算法,编制了程序;通过实例验证了新算法在避免干涉并获得最大行宽、以及实现等参数和等波高刀轨排列方面的有效性.该技术对于提高航空复杂曲面结构件的加工效率和加工质量具有重要意义和广泛的应用前景.

非周期自由曲面数控加工的计算方法研究与应用

通过对非周期自由曲面与刀具接触规律的研究,文章提出了将最小有向距离算法应用于非周期自由曲面数控加工中。该种计算刀触点的方法以最小有向距离原理为基础,结合九点寻优算法,不仅从理论上消除了编程误差,而且不受初始点选取的限制,没有迭代收敛性问题,还可推广到其他数控加工中。

截面线等误差步长法计算点云刀具路径规划

提出了一种利用截面线等误差步长法计算点云刀具路径的算法。首先定义一组截平面,运用点云切片算法求出截平面与点云的交线,作为刀触点(CC)轨迹。刀触点轨迹是由大量离散点组成的点集,本文中提出了一种等误差步长法对刀触点轨迹计算刀触点,然后利用最小二乘法拟合刀触点附近点获得平面,平面法矢作为刀触点的法矢,沿法矢偏置刀具半径得到对应的刀位点,并对生成的刀位点进行干涉处理。该算法计算出的刀具路径包含的刀位点数量更少,误差均匀且都满足最大误差要求,最后通过实例验证了算法的可行性。

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。

三阶切触法加工自由曲面无干涉刀位规划

基于三阶切触法刀具包络曲面的局部重建原理,提出了刀具可行空间约束下平底刀加工自由曲面的无干涉刀位规划方法.通过工件表面到刀具轴线的距离来分析刀具与工件的局部和整体干涉,并解析求解二阶切触刀具姿态,进而建立二阶切触无干涉刀具可行空间.在此基础上,通过计算设计曲面与包络曲面沿进给垂直方向的诱导法曲率导数,在可行空间内优化搜索最接近三阶切触的刀位.拉伸曲面和螺旋曲面的刀位规划和切削带宽的计算结果表明,该方法可以有效地避免刀具干涉,并显著提高加工效率.

直线包络方法加工凸曲线回转工件的数学模型与效率研究

凸曲线回转工件广泛应用于航空航天等领域,它要求较高的精度和表面质量。传统的轨迹磨削成形方法不仅精度不高,而且效率较低,无法满足高效精密加工的需求。介绍了加工凸曲线回转工件的直线包络方法和其实现方式。在分析其成形机理的基础上提出了适合这种成形方法的基于等残留高度的刀触点计算模型,并在达到相同最大残留高度条件下,对直线包络方法和轨迹成形方法进行了效率比较,得出当工件截面凸曲线曲率半径较大时,直线包络方法的加工效率要比轨迹成形方法提高3～4倍左右。

自由曲面多轴加工的刀触点轨迹规划

分析了自由曲面加工误差的产生原因,重点阐述了刀触点轨迹的步长和行距对曲面加工精度的影响,在此基础上提出了一种基于线性逼近误差和残留高度约束的刀触点轨迹规划方法,该方法可以保证曲面加工的精度要求。最后以一张自由曲面为例,考察其刀触点轨迹的分布和连续性情况,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。

双旋转工作台式多轴切削加工误差分析

五坐标数控机床的曲面加工一直是加工中的难点,分析双旋转工作台机床误差产生的主要来源,依据三坐标切削加工所设定的步进长度,对多轴切削加工误差进行分析,在理论上推导出最大容许误差,并给出相关误差的计算公式,为正确地预测加工误差提供理论上的依据,此方法易于编程,计算结果准确。仿真结果亦表明此方法切实可行。

剃齿过程中奇数接触点的确定

为了定量计算剃齿刀修形曲线，本文导出了剃齿工艺过程中形成的两条啮合线的相对位置方程，提出了奇数接触点的计算方法。经实践证明，效果良好．

基于刀触点路径截面线法的不规则曲面锯切加工算法研究

为获得更高的不规则曲面加工效率,研究了一种基于刀触点路径截面线法的锯切加工算法.该算法在点云数据的基础上,通过截交面产生截交线;通过调整锯片直径、步长满足截面线最小曲率要求,拟合产生刀触点路径,计算刀位点路径.仿真实验表明,加工效率可提高4倍左右;而在实际加工实验中加工效率提高了5倍.3D-Z轴定向模型分析表明,实际加工模型最大偏差4.005mm,平均偏差0.929mm,模型中不存在过切区域,满足工业生产要求,但存在一定量的欠切区域.研究结果为后续研究奠定了良好基础.

剃齿中两啮合线相对位置与奇数接触点的确定

为了定量计算剃齿刀修形曲线,本文导出了剃齿工艺过程中形成的两条啮合线的相对位置方程,提出了奇数接触点的计算方法。经实践证明,效果良好。

闭式叶盘叶身加工切触点规划算法研究与实现

闭式整体叶盘是现代高推重比航空发动机采用的新结构。在对闭式整体叶盘叶身造型方法分析的基础上,提出基于叶片防扭曲高质量造型的等误差切触点规划算法,详细描述了算法中边界参数点确定、切削行参数划分、走刀步长确定和型值点网格化四个步骤,给出了该算法的在UG CAD系统中的实现及工程应用实例。实践证明,该算法可以保证加工质量、提高加工效率、节省系统资源,具有较强的工程实践意义。

三角形网格模型上刀触点的加权补偿法矢量计算方法

研究面向三角形网格曲面数控加工刀位点的计算方法,提出了一种用于精确计算网格曲面上刀触点法矢量的方法。该方法引入了包含网格模型上刀触点所在区域附近的网格顶点的法矢量信息的加权补偿矢量及渐变影响函数,通过非线性插值三角形顶点处的法矢量得到位于网格模型上各刀触点的法矢量,使之更加接近理论参数曲面相应位置的法矢量。实例计算和误差分析表明,该方法可以有效地提高网格曲面上刀触点处法矢量的计算精度,对提高刀具轨迹上相应刀位点的位置精度和基于三角形网格曲面的数控加工精度有积极意义。