汽轮机叶轮曲面加工干涉问题的分析与处理

采用五轴联动加工复杂曲面时,易引起刀具与工作台、夹具及工件发生干涉,刀具干涉直接影响五轴加工技术的效率,文章以汽轮机叶轮曲面为例,分析和研究五轴加工中干涉的问题,得出一种有效避免五轴加工中出现干涉的方法.     

三角网格曲面高精度刀轨快速生成算法

提出一种三角网格曲面刀轨生成算法,该算法引入R*-tree索引结构并对其进行改进,建立三角网格曲面的三维空间索引结构,快速获取局部型面参考数据并分析其微分几何性质,基于局部型面1阶连续约束条件,采用抛物线逼近网格边界,实现三角网格曲面精度补偿,对网格边界曲线与刀轨截面求交获取刀位数据,对其排序生成刀轨,实例表明该算法数据适应性强,生成数控加工刀轨精度高,算法运行速度快。     

三角网格曲面高精度刀轨快速生成算法

提出一种三角网格曲面刀轨生成算法,该算法引入R*-tree索引结构并对其进行改进,建立三角网格曲面的三维空间索引结构,快速获取局部型面参考数据并分析其微分几何性质,基于局部型面1阶连续约束条件,采用抛物线逼近网格边界,实现三角网格曲面精度补偿,对网格边界曲线与刀轨截面求交获取刀位数据,对其排序生成刀轨,实例表明该算法数据适应性强,生成数控加工刀轨精度高,算法运行速度快.     

三角网格细分曲面数控加工刀轨快速生成算

提出了一种基于三角网格细分曲面模型的刀轨生成算法,建立三角网格细分曲面模型的空间聚类索引结构,基于该结构实现网格模型与刀轨截面快速、精确求交获取刀触点集,并根据刀触点对应曲面位置处的微分几何性质确定刀位点,采用最小生成树算法对刀位点集排序生成刀轨.实例证明,该算法可有效提高复杂曲面模型的刀轨生成效率及精度.     

CNC加工中刀具路径对曲面加工精度影响分析

在曲面加工过程中,刀具路径是影响切削效率和加工质量的关键因素之一;在CAM软件中,可供选择的刀具路径较多。文章主要介绍平行铣、环形铣、等高外形铣三种常用的曲面加工刀具路径特点和适用范围以及对曲面加工精度的影响。     

三角网格模型变形设

提出了一种三角网格模型变形算法,采用最小二乘法求解三角网格模型变形设计的参考曲面,将网格顶点向参考曲面投影,建立网格顶点与投影点间的映射关系,通过调整参考曲面控制顶点,根据投影点位移量调整网格顶点坐标,采用三角Bézier曲面理论进行网格模型光顺处理,实例证明该方法可准确控制模型形状,有效提高三角网格模型的光顺性及变形设计效率.     

基于散乱点云数据的五轴数控加工刀轨生成算法

提出一种基于散乱点云数据的五轴数控加工刀轨生成算法,该算法根据点云数据的型面特征规划驱动刀轨,基于点云数据的动态索引获取瞬时加工区域,计算瞬时加工区域中数据点对应刀位点集,选取刀轴正向最高点作为当前刀位驱动点对应的无干涉刀位点,检测相邻刀位点间的极限加工误差并采用二分插值法控制刀轨精度,最终生成满足精度要求的五轴数控加工刀轨,实例证明该算法刀具适用范围广,可对各种复杂型面的产品点云数据生成高质量的五轴数控加工刀轨。     

内孔类零件车床镗削工艺的改进措施与应用

车床上加工零件内孔形状时,存在刀具与孔形内表面易发生干涉、切屑排出困难、刀头部位冷却润滑条件不理想等问题。通过双头刀杆可拆装式镗孔车刀与矩形刀杆引流槽式镗孔车刀设计,丰富车床内孔加工刀具尺寸规格,完善刀具结构功能,有效适应零件小尺寸多阶梯内孔与大尺寸深孔加工要求,节约生产成本,提高零件加工质量。     

刀具驱动曲面生成方法研究与实现

从机械制造角度出发,根据加工时刀具形状、走刀方向、工件形状等切削条件计算出曲面关键点,并以这些理论上精确的点为曲面基础点云生成每一加工时刻零件表面.此"刀具驱动"法可以避免复杂曲面现有点云获取方法中的测量误差,并为获取大尺寸物件几何信息和工件在加工过程中每一瞬间的曲面造型提供了一种可能.     

五轴加工刀触点路径非线性误差补偿与修复方法

自由曲面五轴加工时,两个旋转坐标参与线性插补会引起刀具与曲面的实际切触点(刀触点)偏离预设的刀触点线性轨迹,形成刀触点路径的非线性误差。为有效降低该误差,提出一种基于理想刀触点路径的非线性误差补偿与修复方法。通过分析刀具姿态变化引起刀触点路径非线性误差的产生机制,分别建立机床运动学变换模型和刀触点路径的非线性误差模型,根据当前插补刀心点求出与之相应的插补刀触点,再求出插补刀触点与刀触点路径间的空间距离和垂足位置坐标,进而分别确定非线性误差的补偿距离和方向,对插补刀心点的位置进行实时修复后,再完成对5个进给轴的伺服控制。仿真结果表明,该方法能有效降低刀触点路径的非线性误差,对提高五轴线性插补时刀触点轨迹的控制精度具有实用价值。     

基于曲面分区的多道次数控渐进成形轨迹生成

为实现含有直壁等难成形曲面的高效成形,以三角网格模型为研究对象,提出基于曲面分区的个性化多道次数控渐进成形方式和在各曲面分区内进行各道次成形加工所需轨迹生成方法.给出了基于可成形性的三角网格曲面分区算法和通过偏置来生成各曲面分区多道次螺旋线成形轨迹的方法.算法应用实例表明,该方法能够对曲面进行分区,并为相关曲面分区生成光滑连续的多道次螺旋线成形轨迹.     

自动打捆机的关键自由曲面数控加工技术应用

为不断提升自动打捆机的使用寿命与作业效率,从数控技术理论角度对自动打捆机的关键自由曲面进行识别与加工优化。在充分理解打捆机结构组成与硬件控制装置的基础上,考虑加工过程残余高度机理,建立关键自由曲面理论函数与物理模型,从误差补偿、刀具路径、切削刀具、加工顺序及CNC程序编制5个方面逐一按照加工工艺要求选择,并融入约束条件核心算法,进行关键自由曲面数控加工仿真试验。结果表明:整体加工时间较常规加工方法有明显减少,由4.71min缩短至3.79min;同时,切削长度经合理的规划与计算,由1 821.59mm缩短至1 5 4 6.2 3 mm,空刀路径由2 4 5.3 2 mm缩短至8 6.1 2 mm,加工效率约提升1 2%,关键曲面数控加工优化效果明显,具有一定的推广价值。     

五轴数控加工叶片无干涉刀位轨迹的计算

根据微分几何特性，提出五坐标数控加工叶片时对叶片的工作面和背面的刀位轨迹计算分开予以讨论，对工作面而言，利用平头立铣刀加工时不存在干涉，而对背面而言，可能存在干涉。根据干涉的种类，分别对全局干涉和局部刀具干涉提出了快速判定依据，并对干涉点进行了修正。指出利用Iso-scallop法可获得最优的轨迹和蔗，并给出了实例。     

基于冗余联动的六轴联动数控机床加工轨迹误差优化

针对数控机床实际加工轨迹与理论轨迹存在误差的现象,提出利用六轴联动数控机床冗余联动特点优化该误差的方法。建立了一类六轴联动数控机床的运动学模型,并研究了其冗余联动特点。根据刀具接触点运动规律,以冗余旋转联动轴的运动优化刀具中心点运动轨迹误差和刀具轴线转动轨迹误差,从而实现加工轨迹误差的优化。在实际六轴联动数控机床上进行了抛光加工实验,通过应用所提出的轨迹误差优化算法,减小了抛光过程中的加工轨迹误差,降低了工件表面粗糙度,且保证加工后表面具有较高的均匀一致性,提高了抛光表面质量,从而验证了所提出方法的有效性。     

拖拉机复杂曲面零部件数控加工刀位轨迹优化

拖拉机回转体曲面零件属于复杂的加工零件,在数控加工过程中由于编程的不同会导致加工工序和工艺等存在较大的差异,合理的刀位轨迹编程可以有效地提高数控机床的加工效率和加工精度。为此,将曲线拟合算法引入到了刀位轨迹优化过程中,并根据刀具加工步长和加工误差对刀位轨迹进行了密化插值优化,得到了加工精度较高的刀位算法。为了验证方案的可行性,对拖拉机犁耕装置的附加叶轮进行了结构分析,并成功提取了关键的曲面曲线型值点;然后,利用曲线拟合的方法得到了加工路线形状,对刀位轨迹坐标进行了提取,通过密化插值最后实现了刀位轨迹的优化。同时,利用UG软件生成了刀位轨迹,从而验证了刀位轨迹优化方案是可行的。     

真空斩拌机的运动与动力分析

针对真空斩拌机的振动、轴承发热等问题,对斩拌刀与斩盘螺环相对运动及斩拌刀的受力进行了分析。分析表明,斩拌刀轴既受区间连续性变载荷又受区间交接点的有限突变载荷;有限突变载荷既有力的大小突变又有方向的突变;各区间内的连续性径向载荷变化不大;轴向载荷虽小,但载荷变化的相对不均匀度大。刀轴每转1周经受2个循环变载荷和与刀具数量相同次数的冲击。运动与动力的分析为斩拌机的减振降噪结构设计提供了参考依据。     

弧面凸轮非等径侧铣刀位计算与遗传算法优化

弧面凸轮工作廓面的非等径铣削存在法矢异向误差,为寻求加工误差最小的最佳刀轴矢量,根据实际刀轴轨迹面是直纹面的性质,以NURBS直纹面重构理论刀轴迹面,构建了数控侧铣加工弧面凸轮的刀位优化模型,并提出了一种实数编码遗传算法求解该优化模型。通过实例的数值计算和仿真结果验证了该算法的有效性。