DRIVE AND CONTROL OF VIRTUAL-AXIS NC MACHINE TOOLS

The structure features and driving modes of virtual axis NC machine tools are studied. Accor ding to different application requirements,the three axis control method,the five axis control method and the sixfreedom control method are put forward.These results lay a foundation for the product development of the virtual axis NC machine tools

Development of Virtual Simulation System for Remote Collaborative Surface Machining

Most researches about virtual machine tool are emphasized on simulations of machine motion and machining process for single machine. In this paper,a virtual simulation system for remote collaborative surface machining is developed. The motion command of machine tool is generated by an interpolator,which can derive synchronized motion commands according to feedrate. Thus,the system can estimate the machining time. For universal assembly of five-axis virtual machine tool,it is based on the D-H notation representation and machining constraints consideration. The remote collaborative virtual manufacturing system based on the CORBA technology is proposed in this paper. It demonstrated that the developed virtual machine tool can be used to verify and simulate the machining process for the collaboration of the surface design and manufacturing team.

五轴联动机床虚拟加工系统构建及仿真验证

五轴联动机床具有3个直线轴和2个回转轴,能在一次装夹中完成复杂曲面及异形几何特征类零件加工。实际加工过程中,刀具与工件相对运动复杂,常遇到刀具干涉。基于此,以五轴联动机床为研究对象,进行机床结构的运动链分析和零部件建模、装配,进而阐述了虚拟加工系统构建方法。最后以风扇叶轮加工为例,在已构建的系统上进行仿真验证。结果表明,该系统可以模拟双转台型五轴联动机床实际切削运动过程,可以发现加工过程中可能存在的干涉、碰撞等,对实际生产起到一定的指导作用。该研究不仅可以为类似五轴数控机床虚拟加工系统构建提供借鉴,而且对提高加工仿真技术及五轴机床应用水平也具有重要的价值。

采用间接测量法对VAMT1Y型虚拟轴机床运动学标定的仿真研究

在对虚拟轴机床进行运动学标定的仿真计算过程中 ,采用间接测量法对虚拟轴机床的运动进行间接测量 ,然后通过矩阵重构的方法来解决测量噪声的干扰问题。仿真结果表明 ,虽然在虚轴机床的工作空间里无法将其可能存在的结构误差全部求出来 ,但计算结果完全可以满足机床在工作空间里的运动精度要求。

螺旋槽式枞树型叶根铣刀的毛坯预制工艺研究

枞树型叶根铣刀是加工汽轮机叶片叶根的重要工具,相比传统的直槽铣刀具,螺旋槽式枞树型叶根铣刀具有切削快、效率高、寿命长等优点,能减少刀具切削力和振动,提高枞树型叶根表面的加工质量。本文重点研究了螺旋槽式枞树型叶根铣刀的毛坯预制工艺,将NUMROTOPLUS、PRO/E、VERICUT三种软件结合创建刀具三维模型并预制成品毛坯,运用ANSYS软件对模型进行仿真,验证刀具芯厚、前角等参数的合理性;使用NUMROTO软件对刀具进行精加工路径规划与仿真模拟验证;采用SAACKE UWIF五轴工具磨床完成刀具的精加工,并对刀具进行检测,结果显示该工艺方案切实可行。

基于五轴平台的枞树型轮槽铣刀加工工艺分析

轮槽成型铣刀是加工汽轮机轮毂槽的重要工具,其结构复杂且加工困难。为提高加工效率和精度,以某型高速钢轮槽铣刀为例,提出基于五轴平台的加工工艺方法。使用UG软件基于五轴车铣复合机床规划粗加工刀具路径,并采用专用后置处理器生成数控加工程序,通过虚拟机床进行仿真验证;采用NUMROTO软件规划精加工路径,获得磨削NC代码并进行虚拟加工验证;进行实际切削验证,通过DOOSAN PUMA SMX2600ST车铣复合加工中心对刀具进行粗加工后,在SAACKE UWIF五轴工具磨床上完成刀具的精加工。实验结果证明,该工艺方法不仅能保证产品质量符合工艺设计要求,而且制造效率提高了20%。

基于UG和VERICUT的牙轮钻头牙轮数控加工仿真研究

牙轮钻头作为石油钻井作业中重要的破岩工具,其加工质量成为了钻头使用寿命长短的重要因素。为了解决牙轮零件加工精度要求高、工序繁多,且需多次装夹等问题,对牙轮零件整体加工工艺进行优化改进。通过UG软件对牙轮整体加工进行工艺规划和数控编程,模拟加工仿真刀路运动轨迹。基于VERICUT软件建立XYZBC五轴车铣复合数控机床运动学模型、开发控制系统、创建刀具库并搭建虚拟仿真平台,模拟仿真零件的实际加工过程,验证和优化加工程序和加工工艺。将加工结果与实际牙轮零件进行分析比较。结果表明:与传统工艺相比,优化后的工艺一次装夹即可完成牙轮零件的一体式加工,大幅提高了牙轮的加工效率,使牙轮产品加工质量保持稳定,牙轮的寿命也得到了相应改善。

基于扩展虚拟三针法的螺纹中径测量方法

螺纹中径是衡量螺纹联接质量的重要标志,为实现利用机器视觉技术测量得到满足螺纹作用效果的中径值,并进行有效评价。提出了一种扩展虚拟三针法结合理论螺纹牙廓测量螺纹中径的方法。该方法通过在轴截面上构建扩展虚拟三针法测量中径模型,获取符合实际螺纹轴线作用效果的作用点并进行拟合,然后利用螺纹轴线与最大实体尺寸找到与实际螺纹牙廓相配合的理论牙廓,并将扩展虚拟三针法应用于理论牙廓中获取更接近实际作用效果的中径值,最后以平均相对误差、标准偏差和均方根误差作为评价指标对不同实验设备测得中径值进行评价。实验数据表明,该算法测得的中径值相比于螺纹综合测量仪和测长仪测得中径值的相对误差均不超过0.013%,尺寸测量的结果能稳定地满足螺纹中径测量需求。

“三位一体”数字化制造实验平台设计与研究

为适应机械设计与制造的教育数字化转型发展要求,利用了互联网技术、反求设计、五轴数控加工、虚实结合技术以及现代机械设计方法等技术手段,设计了“三位一体”数字化实验平台,开发了数字化设计模块、数字化制造模块以及数字化检测模块,研究了复杂零件数字化制造过程的先进技术方法以及可行性和有效性,基于“三位一体”实验平台,使复杂叶轮优化设计后的等熵效率提升了0.7%,流量提高了3.92%,并改善了加工质量和制造效率,提高了五轴数控机床的使用精度。“三位一体”数字化制造实验平台的设计和研发为企事业单位和高等院校的教育数字化转型提供了理论基础和建设方案,有助于机械设计与制造行业创新复合型人才的培养。

拉弯机控制系统及其多轴同步运动控制算法

针对汽车零部件的复杂拉弯工艺需求,以稳定可靠、多轴同步运动和末端速度均匀可控为目标,采用工控机和运动控制卡设计了一种双六轴的伺服拉弯机控制系统。系统软件依据MVC设计模式进行设计开发,系统硬件以运动控制卡为核心,通过EtherCAT总线对电机进行实时控制。将虚拟主轴策略引入多轴同步运动控制算法,并通过运动仿真与试验验证了控制系统的可行性。

基于虚拟现实技术的气动式多轴数控攻丝机虚拟仿真教学系统开发

随着虚拟现实技术的成熟,人们开始认识到基于虚拟现实技术的虚拟平台在教育领域的应用价值,结合高校虚拟仿真实验教学资源开发现状,借助3ds Max、Solidworks等软件建模,然后将模型导入科明365快速开发平台开发出新型气动式多轴数控攻丝机虚拟仿真教学系统。系统通过虚拟现实技术将新型气动式多轴数控攻丝机“真实”地呈现在学生面前,使学生能够深入理解数控攻丝机的内涵。让学生不受时间与场地的约束,对数控攻丝机的结构进行拆分与学习,加深学生对数控攻丝机理论知识的理解及实验过程中安全意识的建立,将基础知识教育与综合能力培养,理论与实践相结合,助力培养高质量创新应用型人才。

六自由度虚拟轴机床预处理算法研究及系统建造

研究了六自由度虚拟轴机床的预处理算法 ,阐述了利用多余自由度提高机床工作性能的策略 ,并结合 VAMT1 Y探讨了虚拟轴机床预处理系统的实现方法。

并联机床虚拟产品设计系统及基本框架研究

在分析并联机床发展现状与设计环境所面临问题的基础上 ,结合虚拟制造技术 ,提出并联机床虚拟产品设计系统 ,分析了其工程应用价值 ,并初步构建了系统的框架结构。该系统框架包括机构概念设计与运动学设计、整机组合设计与动力学设计、作业过程仿真与作业性能分析三个平台 ,将为并联机床的设计者。

新型混联虚拟轴机床加工仿真系统的设计与实现

提出了一种混联型虚拟轴机床的新结构 ,该新型虚拟轴机床具有工作空间大、可实现姿态角大、位置与姿态解耦等优点。以该虚拟轴机床为对象 ,基于 3DS环境和 MAXScript脚本语言开发平台 ,在虚拟环境下进行了样机的实体建模、运动学仿真和干涉分析。为检查机床结构设计中的动静态干涉问题、验证轨迹规划的合理性。

虚拟轴机床数控系统的研究

在分析了Ｓｔｅｗａｒｔ平台独特结构的基础上，结合研制的ＶＡＭＴ１Ｙ，提出了一种开放式、模块化和层次化的虚拟轴机床数控系统的设计思想，并针对其软硬件结构及具体功能的划分和实现进行了说明。

新型三腿并联机床的速度及加速度分析

东北大学在前期研究的基础上最近又开发了一种新型三腿并联机床 ,该机床可用于立式加工 ,将工作头旋转一定角度后又可实现卧式加工·介绍了该机床的结构型式和特点 ,并对机床的运动学问题进行了研究 ,在分析平行约束机构的基础上 ,推出了相应的位置、速度、加速度等运动学方程 ,并得出了雅可比矩阵的计算公式·理论分析表明 ,该机床的运动方程为显式 ,形式简单 ,计算量小 ,易于进行实时控制·此种机床可望在木制品加工。

基于等弓高误差法的双回转台五轴数控加工后置处理器开发

为实现B-C轴双转台五轴数控机床复杂曲面的计算机集成制造,在建立机床三维模型的基础上,推导了机床各轴运动坐标同刀位数据之间的映射关系,计算了机床平动坐标和回转坐标间的转换,采用等弓高误差法优化走刀步长,调整走刀行距,解决了普通后置处理器在刀具路径设置方面撞刀、过切的问题,在满足误差要求的情况下减少了刀具路径总长,提高了加工效率。采用VisualC++开发了专用后置处理器,通过VERICUT软件实现了仿真加工,并对复杂球面零件进行加工实验,验证了该后置处理器的可靠性和高效性。

S形检测试件五轴联动数控加工方法研究

作为国际标准试件中的新成员,S形检测试件由于其造型复杂,一直是加工领域中的一个难题。在UG NX环境下,通过三维建模、工艺规划、数控编程得到了S形件加工后置指令。基于虚拟机床技术理论,搭建了后置指令加工仿真通用平台,并验证了S形件数控程序的准确性。提出并对比分析了多种编程加工方法下S形件的理论误差。选取最优编程方法进行切削实验,实现了S形件的五轴联动加工。

基于Stewart平台数控机床的轨迹规划研究

根据虚拟轴机床在制造业中的应用特点，阐述多余自由度的概念，提出利用优化多余自由度实现刀具轨迹规划的策略。在大量仿真实验结果的指导下，提出一种更加简单的确定多余自由度的方法，该方法可以在机床的实际控制中快捷地实现刀具轨迹规划。

基于RTLinux开放式虚轴机床数控系统研究

给出了一种在 RTLinux上实现开放式软件型数控系统的软硬件模型 ,该系统的软件是由一开放式 CNC内核和功能模块所组成的 ,给出了这一 CNC内核的组成部分以及各组成部分之间的依赖关系。用户可利用这一内核。开发所需的各种功能 ,构成高性能数控系统。给出了该系统的功能模块 ,明确了各模块之间的关系以及各模块和 CNC内核之间的关系。该系统的硬件是由一台 PC机和 I/O接口卡组成 ,可通过网络与外界通讯。