数控实践教学模式探究

“新工科”建设对高等教育的人才培养体系提出了新要求。为了培养学生的工程创新能力、解决复杂工程问题能力,开展了以微型涡喷发动机压气机叶轮加工为案例的工程实践教学模式的探索。教学采用数控模拟仿真与实际操作相结合,完成压气机叶轮的加工工艺和工装设计、刀具和材料选择、数控模拟仿真、软件和设备选择、叶轮的粗加工和半精加工以及精加工。学生实践制作涡喷发动机压气机叶轮,激发了学生对我国航天事业的热爱,提高了本科生的团队协作、创新设计、探索未知的能力。

五坐标数控加工的非线性运动误差分析与控制

分析了五坐标联动数控系统采用线性五轴插补运动时,与实际的空间非线性连续轨迹之间的理论加工误差;用空间解析几何、齐次坐标变换建立了双转台结构五坐标机床的运动变换数学模型,并结合五坐标数控机床加工过程的线性插补原理,建立了该类五坐标机床的非线性运动误差估计模型,提出了一种非线性误差控制策略.通过仿真分析和试验加工对该模型和控制策略进行了验证.

任意扭曲直纹面叶轮数控侧铣刀位计算与误差分析

提出了一种计算数控侧铣任意扭曲直纹面叶轮刀位数据的新方法:沿直纹面母线两端点的法矢量偏置一定距离得到2个点,以这2个偏置点所在的直线作为刀轴方向,并使母线两端点到刀轴的距离为刀具半径,推导出了在利用圆柱铣刀侧铣直纹面时刀具与曲面切触线的方程以及加工误差的计算方法,并以计算实例验证了该算法的正确性.这种加工方法使直纹面2条基线的加工误差为0,适合于沿直纹面叶片高度方向分层加工,分层加工后相邻走刀的残留高度理论值为0.

整体叶轮五轴侧铣刀位优化新算法与误差分析

为提高整体叶轮数控侧铣加工的精度和效率,分析了锥形球头铣刀包络面与刀轴轨迹面之间的关系,提出了一种不可展直纹曲面五轴数控侧铣刀位优化的新算法。该算法首先利用两点偏置法确定圆柱刀初始刀位,然后通过刀轴旋转半锥角得到锥刀初始刀位,最后以刀具包络面与设计曲面间的极差最小为优化目标,采用刀轴上三点优化初始刀位。针对锥刀侧铣加工编程误差计算复杂问题,建立了一种编程误差计算新方法,并成功应用于整体叶轮的锥刀编程误差计算。通过数控加工仿真实例、实际加工试验和编程误差综合对比分析证明,所建立的刀位计算优化新算法正确有效,可显著减小编程误差。

螺杆转子5轴旋风式铣削的刀轨规划研究

根据螺杆转子的形素信息特征 ,提出了螺杆转子 5轴卧式数控旋风式铣削加工的新技术。研究了铣削加工刀具轨迹规划中的走刀步长、走刀步距和刀具姿态等参数以及转子螺旋曲面的几何特征以及螺杆转子的 5轴旋风式数控机床铣削原理等问题。此旋风式铣削技术是在走刀过程中实时地改变刀具的轴心线绕切触点工件曲面外法线向量转动的角度 ,即调整 5轴卧式数控机床沿第四、第五轴方向转动的角度来实施铣削加工。螺杆钻具转子表面是一种基本几何特征仅取决于其生成母线的特殊三维空间曲面 ,其端面截形的成形精度是决定螺旋曲面加工质量的主要因素。实际试样切削表明 ,5轴旋风式铣削技术是复杂螺旋曲面快速、高效、精确制造的一种可行技术 ,其成形精度高。在相同表面粗糙度要求的条件下 ,相对于普通 3轴数控机床 ,可使刀具切削行程减少 8.5 %～ 12 .0 % ,加工时间缩短 10 %～ 15 %。

基于UGNX的五坐标数控编程后处理程序开发应用

针对UGNX平台下的五坐标数控铣削编程后处理程序开发,以PostBuilder为环境,详细介绍了其五坐标数控铣削机床的后处理程序开发的关键技术,包括PostBuilder后处理开发模式、五坐标机床运动学原理配置、TCL语言应用等方面,并以FIDIA KR214六坐标高速铣削加工中心的后处理开发为实例进行应用说明。

整体叶轮侧铣数控加工刀位轨迹生成新方法

为提高整体叶轮的加工质量和效率 ,提出了分段侧铣的方法。在每一段曲面上 ,基于斜等距曲面的原理 ,推导出叶片分段侧铣加工时刀位轨迹的生成和计算 ;并用计算机仿真和刀心轨迹图对刀位进行了验证。结果表明 ,采用分段侧铣的方法 ,生成的刀位轨迹刀轴矢量变化均匀 ,刀轴未发生干涉 ,且加工效率和加工质量明显得到提高。

基于压缩体素模型的鼓形刀空间扫描体构造方法及其应用

首先给出了鼓形刀空间扫描体构造公式并构造出其表面模型,利用Ray Casting方法将该表面模型进行离散,转化为压缩体素模型,该模型采用沿X,Y,Z3个坐标轴方向相互垂直的Dexel模型表示,各个Dexel模型之间按体素模型大小均匀分布.刀具空间扫描体模型和仿真工件模型之间的布尔运算转化为Dexel模型之间的一维布尔运算,简化了布尔操作并提高了操作速度.通过Marching Cubes方法提取数控加工仿真工件表面三角网格模型并进行图形显示,提高了仿真工件显示质量,NC编程人员可实时地从任意方向观察、验证仿真结果.该方法已成功地应用于基于压缩体素模型的五坐标数控加工仿真系统中,克服了现有五坐标数控加工仿真方法和商品化软件系统的不足.

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.

球刃铣刀六轴数控磨削的控制模型

基于自主研制的嵌入式六轴数控工具磨削系统,提出了磨削铣刀球刃的六轴联动数控模型。通过分析磨削点的六坐标之间的位置关系,设计出球刃前刀面磨削的椭圆形轨迹。回转磨削砂轮使其有效磨削截面投影成椭圆形廓,控制六轴联动包络出工件上的椭圆轨迹。提出并证明了椭圆在不同方向上投影时相对应的象限内离心角关系定理,并据之进一步推导出砂轮与球刃工件之间的六轴运动坐标之间的相对位置关系的控制模型。实际磨削测试表明,该模型能有效地实现球刃铣刀的精密磨削加工控制。

刀盘进给式数控旋风铣丝机床设计

为充分利用旋风铣丝的高效率 ,又能克服其加工质量不太高的弱点 。

平底刀五轴端铣3D刀补中运动突变的检测算法

应用3D刀补功能进行五轴端铣加工时,如果某一点处的刀具半径补偿矢量出现奇异解,会导致直线轴控制点在该位置附近发生运动突变。为了准确检测出发生运动突变的位置,从而为进一步解决该类型突变问题提供前提条件,以平底刀为研究对象,在建立切触点与直线轴控制点空间映射关系的基础上,分析了3D刀补中加工奇异点产生的原因;针对奇异点、奇异点相邻点以及奇异区域边界三处会发生运动突变的位置,给出了基于计算刀轴法矢量夹角与观察刀轴姿态主导角符号的检测算法。仿真实验证明了该算法的正确性与有效性。

高速铣削加工技术在汽车模具制造中的应用

五轴联动铣削可以优化切削过程、参数 ,有利于降低刀具磨损、减少后加工 ,是汽车模具加工技术发展的潮流 .它适合于使用球头铣刀加工小曲率的凸表面和较浅的凹表面 ,也可用于使用铣刀侧面加工自由表面 .采用 3+ 2轴加工方式可以最大限度加快走刀 .数控铣削比仿型铣削精度高、后加工少 .实现五轴高速铣削加工需要不断加强机床计算机数控系统的功能 ,使之能够直接接收全部设计数据并加以利用 ,能够前瞻处理多个程序块 ,能够方便用户介入计算机辅助制造过程修正设计数据 .

五轴数控铣削本科毕业设计指导与实践

结合"中国制造2025"和工业界对多轴数控人才的急迫需求,科学合理设置多轴数控铣削加工类本科毕业设计教学体系,从CAD到CAM全方位锻炼学生多轴加工各方面能力,在培养高级别多轴数控加工人才方面进行有益探索。实践表明,五轴铣削加工类本科毕业设计培养体系是有效的、合理的,并且取得了良好的教学效果和社会效益。

数控立式镗铣床主轴系统的刚度分析及结构改进

对自动换刀数控立式镗铣床主轴系统的结构原理进行了介绍,并着重对主轴系统刚度进行理论分析,对主轴系统采用卸荷皮带轮结构改造后,其刚性得到了显著改善,从而提高了产品的加工精度。

基于UG的麻花钻螺旋槽曲面数控仿真加工研究

根据标准麻花钻螺旋槽曲面前刀面螺旋槽和前刀面切面的数学模型,推导出了螺旋槽曲面磨削加工的刀轴矢量方程,给出了碟形砂轮半径确定方法和麻花钻螺旋槽曲面数控磨削虚拟加工流程图.以30标准麻花钻为例,在UG中对其螺旋槽曲面进行了数控磨削仿真加工.所得到的刀具路径及虚拟加工结果验证了本研究结果的正确性.介绍了UG中对麻花钻螺旋槽加工的后置处理方法,自动生成了后置处理后的NC代码.

刀具补偿在模具加工中的应用

刀具半径补偿功能是数控机床的一种特殊功能,合理地使用能极大地方便零件加工程序的编制,大大提高数控编程的效率和零件加工的精度,并为数控设备的合理利用提供参考。

四轴零件特征及其典型零件的数控加工

分析了四轴零件的结构特征、工艺特点以及应用场合,融合四轴加工策略,编排了典型四轴零件的数控车削和数控铣削的复合加工工艺,并完成了零件的数控编程和加工。

基于数控铣床刀具半径补偿的顺铣和逆铣

阐述了数控铣削加工中的刀具半径补偿指令和应用。研究了在数控铣床加工中顺铣和逆铣加工对零件加工精度的影响,探讨了在实际生产中顺铣和逆铣的选用方法。

球头立铣刀端刃四轴CNC重磨时砂轮磨损加工误差分析

在球头立铣刀端刃CNC四轴重磨削的实际加工过程中 ,经常出现由于砂轮磨损而加工不到位的问题。本文对这种情况下产生的误差进行分析和研究 。