Analysis and correction of the machining errors of small plastic helical gears by ball-end milling

Many small-size precise plastic helical involutes gears are used in electrical appliances to transmit rotary movements con- tinuously and smoothly. Ball-end milling is an effective method for trial manufacture or small batch production of this type of gear, but the precision of the gear is usually low. In this research, the main sources of the errors of the gear, machining errors of the tooth profile and trace of the gear obtained were analyzed. The correction amounts for these errors are then determined by using a CNC gear tester. They are used to generate a new 3D-CAD model for gear machining with better nrecision.

兼顾排屑与降载作用的叶轮拐角单笔清根刀具

清根加工作为叶轮拐角区域残余材料的补加工工艺,在整体叶轮数控加工中占据十分重要的地位。盖盘叶轮清根加工具有推刀进给、拐角曲面曲率大、切削余量大、空间几何受限等特点。而传统球头铣刀刀尖点切削性能不足,应用于盖盘叶轮清根加工会导致切削载荷大和切屑挤压,造成刀具过早失效、加工表面质量差等问题。本文针对盖盘叶轮清根加工的特点和难点,提出一种面向不同拐角尺寸的具有削顶结构以及大容屑槽结构的刀具,并推导了切削刃的表达式。对传统球头铣刀和新式削顶铣刀进行仿真与实验,结果表明,新式削顶铣刀较传统球头铣刀切削力降载高达77.6%,切削过程更平稳可靠,加工质量更高。

球头铣刀刀具磨损建模与误差补偿

针对刀具磨损度量方式和模型建立的问题,以球头刀具为研究对象,提出球头铣刀刀具磨损的度量方式,建立球头刀具磨损模型。以复映磨损在硬度较软加工材料上的方式测量球头刀具磨损,确定刀具磨损模型系数,给出刀具磨损模型系数确定的具体实现方法。加工试验验证球头刀具磨损度量方式的合理性和所建立刀具磨损模型的正确性,同时针对数控铣削加工中球头铣刀刀具磨损引起的误差提出离线仿真误差补偿算法,给出离线仿真误差补偿算法的具体实现步骤,通过建立的刀具磨损引起的加工误差模型仿真获得加工走刀步的误差。对于误差超差的走刀步,预先修改数控加工(Numerical control,NC)程序,保证实际加工零件满足精度要求。误差补偿验证试验表明所提出的离线仿真误差补偿算法的正确性和有效性。

基于铣削力仿真的离线进给速度优化技术

为提高数控加工效率和改善加工质量,针对数控铣削加工参数优化问题,以球头刀具为研究对象,提出基于铣削力仿真的离线进给速度优化方法。提出的方法通过建立各个加工工序相应的铣削力优化目标模型,采用铣削力仿真的手段,预测数控铣削加工中产生的瞬时铣削力,根据各个加工工序建立的铣削力优化目标控制加工过程中瞬时铣削力的变化,以提出的给定最大铣削力、给定参考铣削力和给定铣削力范围方法对各个工序进给速度进行优化。给出了各进给速度优化方法的具体实现步骤,进给速度优化后自动修改NC(Numerical Control)程序反映优化结果。应用实例证明了提出的基于铣削力仿真的进给速度离线优化算法的有效性。

球头铣刀曲面多轴加工的刀具接触区半解析建模

刀具接触区界定了切削过程刀具与工件的相互作用范围,是研究切削力学/动力学的基础,复杂曲面加工的刀具接触区往往呈现不规则几何形状且沿曲线刀具轨迹不断变化。针对球头铣刀复杂曲面多轴加工,提出一种刀具接触区半解析建模方法。基于微元离散和刚体旋转变换的思想,将一般复杂曲面加工看成是一系列微小斜平面加工的组合,并且认为球头铣刀斜平面多轴加工的刀具接触区,可由球头铣刀水平面三轴立铣加工的刀具接触区经刚体旋转变换而得。通过将切削余量材料看成是一系列微厚材料薄层的叠加,构建了球头铣刀水平面三轴立铣加工的刀具接触区解析模型,从而建立球头铣刀复杂曲面多轴加工的刀具接触区半解析模型。仿真实例分析了模型的精度和效率,结果表明该半解析模型能够精确高效地描述复杂曲面多轴加工的刀具接触区。

大型球磨机端盖铸造工艺计算机模拟

选用Solidworks软件生成铸件的三维实体模型,用华铸CAE软件对球磨机端盖凝固过程进行模拟。结果表明:初始工艺中在两圈冒口中间部分及轴径处出现了显微疏松,原因是冷铁激冷度不够;利用计算机辅助技术对铸造工艺是否合理做出正确判断,克服了传统工艺设计的缺点,提高了工艺设计质量。

球头立铣刀的数控刃磨加工

本文阐述了刀具“等螺旋角”的概念，介绍了采用六轴五联动数控万能工具磨床刃磨球头立铣刀的加工工艺及砂轮轨迹的计算。

汽车覆盖件模具的非球头刀宽行加工方法

汽车覆盖件模具型面一般是由大面积平坦面和一定陡立面结合的构成的自由曲面.针对汽车覆盖件模具粗加工及半精加工中球头刀效率低的问题,将非球头刀的宽行加工应用于汽车覆盖件模具粗加工与半精加工过程,在工艺上使用环形刀加工陡立面,高进给铣刀加工平坦面的组合加工方式来代替普通球头刀加工,论述了高进给铣刀在加工平坦类曲面中的优势,提出了平底类刀具铣削平坦凹曲面的最小曲率半径判定原则,并对环形刀和高进给铣刀铣削区域内的刀路轨迹进行优化.最后,在三轴数控机床上进行了实验验证,实验结果表明:宽行加工工艺与球头刀加工相比可提高加工效率44.75%.

球头铣刀高速铣削铝合金表面粗糙度研究

球头立铣刀铣削曲面时,刀具轴线与工件曲面法线之间的夹角对工件表面质量及刀具寿命有着重要影响,通过对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的倾角研究,提出了调整刀具和工件之间的加工倾角,有效改善切削条件的策略;通过高速铣削铝合金表面粗糙度的实验研究,获得了进给量、切削速度以及进给方向对高速铣削铝合金表面粗糙度的影响规律,对高速铣削参数以及刀具切削路径的优选具有一定的指导意义.

球头铣刀加工倾角对切削力的影响

对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的加工倾角进行了理论研究,建立了加工曲面时刀具倾角的数学模型,并通过试验研究了高速铣削铝合金时刀具倾角对切削力的影响规律。随着刀具轴线相对于进给方向倾斜角度β的增大,切削力变化的趋势是减小;编制多轴数控加工程序时可以通过设置合理的刀具倾角来改善切削条件。

自由曲线加工中刀具半径常规偏置方法的误差分析及其改进

对常规刀具半径偏置方法引入的额外加工误差进行了研究 ,推导了凸、凹自由曲线加工时额外误差的数学表达式 .提出了一种改进的刀具偏置方法 .仿真结果表明 。

铣削加工中刀刃相位差与主轴运动误差对加工表面的影响

为了改善高速进给铣削加工时的表面花纹模式和降低表面粗糙度 ,采用切削实验和理论解析的方法 ,探讨了在切削过程中始终存在的刀刃相位差和回转偏心对加工表面的影响 ,得出如下结论 :( 1 )垂直加工时 ,表面粗糙度远大于理论值 ,但不受刀刃相位差和回转偏心的影响 ;( 2 )倾斜加工时 ,刀刃相位差和回转偏心分别影响间歇进给方向和进给方向的表面花纹模式和表面粗糙度 .当刀刃相位差和回转偏心约为零时 ,表面粗糙度接近最小值 .如果再采用大的进给量 ,则加工面花纹以矩形形式整齐均匀排列 ,并且可以在不增大粗糙度的情况下大幅度提高加工效率 ;( 3)当刀刃相位差和回转偏心大于零时 。

基于数控加工的复杂曲面误差分析

针对复杂曲面通常采用数控加工方式制造,从复杂曲面的数学模型入手。总结了数控加工误差的种类,分析了三轴数控加工中的种种误差,尤其是其中的非线性误差的产生及其影响因素。文章提出了相应的有效减小误差的控制方法,通过实验及仿真证明,该方法是有效的,为提高复杂曲面加工精度提供了借鉴。

球头刀多轴铣削表面形貌建模仿真研究

基于铣削加工刀位轨迹,通过建立球头刀多轴铣削过程中切削刃上任意点相对工件运动的轨迹方程,求解铣削加工表面点形貌高度值.研究了进给方式、刀具倾斜方式、倾斜角度与主轴偏心等因素对加工表面形貌及粗糙度的影响.该算法的优点在于勿需对刀齿进行离散,也不需对工件进行三维网格划分,通用性好.仿真结果与实验及文献结果对比表明,算法对工件表面微观几何形貌和粗糙度的预测准确度高,对实际加工中合理选择加工参数具有指导意义.

关于二轴联动数控加工球头铣刀的几点说明

指出了二轴联动数控加工采用与轴线成定角螺旋刃口的球头铣刀时存在的设计与制造难题 ,并给出了相应的处理方法及相关模型 ,计算机虚拟制造结果验证了该方法的正确性和可行性。

非数控加工球头铣刀的主干数学模型

汇总介绍了非数控加工球头铣刀前、后刀面的基本原理和主干数学模型 。

基于球头刀的大型直齿锥齿轮数控铣削方法研究

针对国内大型直齿锥齿轮常采用刨齿法、拉齿法等间歇分度的传统机械加工方法中存在的加工精度低和效率低的问题,提出利用球头铣刀在立式数控铣床上加工大型直齿锥齿轮的方法。通过MATLAB运算提取走刀轨迹关键点的坐标,并以此生成数控加工程序。通过实例编制数控加工程序,并利用VERICUT进行铣齿仿真试验。试验表明该方法的加工路线规划、铣削轨迹求解以及分度计算均是正确的,为大型直齿锥齿轮的实际加工提供一种新的自动化程度高的加工方法。

整体球头铣刀参数化设计技术

球头铣刀广泛用于各种复杂型面工件的加工,而对于不同的工件材料、加工型面及切削参数需要合理地选取铣刀的几何参数。本文基于UG二次开发技术和数据库等技术开发了整体球头铣刀参数优化设计系统,实现了整体球头铣刀的自动高效参数化设计,为不同加工工况要求下的球头铣刀设计提供了设计手段。

虚拟数控加工中球头立铣刀三维显示技术研究

在现有的数控仿真软件中,球头铣刀常被简化为圆柱体,虽然能够模拟加工路线,验证NC代码的正确性,但模型的几何信息不能被瞬时提取,也不能被物理仿真所利用。针对上述缺点,建立了球头立铣刀螺旋线方程,利用VC++和OpenGL建立了支持参数库的球头立铣刀几何模型。

基于复映测量的球头刀具磨损数据处理及其软件开发

在铣削加工中,刀具磨损对产品加工质量有重要的影响,以球头刀具磨损为研究对象,为了建立刀具磨损模型,采用复映测量手段获取刀具磨损,在复映测量获得刀具磨损的过程,针对复印测量的球头铣削刀具磨损数据提出了数据处理的方法,并以Visual C++为开发平台实现了基于复映测量的刀具磨损数据处理模块,为基于复映测量的刀具磨损建模提供了基础,所提出的刀具磨损数据处理方法可有效对刀具磨损数据进行分析建立刀具磨损模型。