一种新的四轴加工刀轴矢量算法

根据回转型自由曲面四轴加工的特点，对刀轴矢量的形成进行了分析研究，提出了一种新的计算刀轴矢量算法，用垂直于回转轴的平面与刀具运动方向和前导角形成的圆锥面求交，生成刀轴矢量，该算法很好地解决了当曲面法矢在回转平面内投影为零时，刀轴矢量难以的问题，加工实例表明，该算法稳定，可靠，具有实用价值。     

基于双PH曲线五轴线性刀具路径光顺轨迹生成及其参数同步方法

针对五轴线性路径加工轨迹在拐角处切向向量不连续导致加工效率低和运动不平稳等问题,文章提出一种基于双五次PH(Pythagorean-hodograph)曲线的五轴线性路径局部拐角光顺方法,其中一条PH曲线对刀尖点线性路径进行光顺,另一条PH曲线在单位球面上对刀轴矢量线性路径进行光顺;刀尖点和刀轴矢量近似误差通过一种几何方法解析约束,可实现五轴光顺轨迹近似误差可控;通过推导过渡曲线和原始线性轨迹在衔接点处刀轴矢量几何导数连续条件,使得光顺后刀具路径能达到G²连续,并实现刀尖点和刀轴矢量PH曲线参数同步。仿真结果表明,该文提出的五轴线性路径局部拐角光顺方法可实现刀尖和刀轴矢量的近似误差严格控制,且刀尖和刀轴矢量通过拐角时连续变化;该方法提高了五轴局部拐角光顺计算效率,有利于集成到数控系统中并实现五轴线性路径加工轨迹在线光顺。     

五轴数控加工非线性误差建模与控制

针对五轴加工旋转轴旋转运动引起的非线性误差,建立了三维空间复杂曲面工件的非线性误差模型,提出了基于平滑刀轴矢量插入补偿点的方法来控制非线性误差,从而保持旋转轴速度和加速度的连续性。仿真实验验证了风扇叶片加工非线性误差的有效控制。     

叶轮曲面5轴高速铣加工刀轨生成算法

为适应高速切削,提出了一种新的侧刃铣削5轴加工刀轨生成算法和全局刀轨碰撞检查算法.算法的前者采用5次NURBS直纹面拟合原加工刀轨面,生成了全程C2连续的刀位曲线和空间平滑变化的刀轴矢量;后者通过设置刀轴矢量变化的阈值并采用集合碰撞体,实现了刀位的跳点检查和集合运算检查.应用于Superman CAMⅡ原型系统中,经测试,刀轨生成算法的运行速度已接近于UG,用于精加工叶轮,叶片的表面质量可达到Ra 0.8μm;刀具碰撞检查算法不仅可实现集合体之间碰撞的快速检查,而且可精确地检查出碰撞干涉量.     

回转型自由曲面4轴加工算法研究及应用

该文对回转型自由曲面的几何造型的进行了研究，分别提出了两端横截面曲线之间插值和用扫掠生成回转型自由曲面的方法，根据４轴数控加工的特点，对刀位点，刀轴矢量，步距和行距的计算以及后置处理进行了分析，给出行之有效的算法。同时解决了曲面法矢垂直于回转平面时刀轴矢量难以确定的关键问题，加工实例表明，所开地的系统稳定，可靠，具有重要的实用价值。     

集成CAD／CAM中五轴NC加工后处理关键技术研究

在分析研究五轴数控加工特点的基础上，提出了刀位后处理计算方法，包括刀轴矢量与机床坐夹角的计算和ＮＣ数据的计算；提出了一种新的计算进给率的方法，提出了计算方法已应用于集成ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中，并用于实际生产。     

直纹面数控侧铣加工算法的研究

针对直纹面叶片的侧铣数控加工,在分析现有加工方法的基础上,提出一种动点滑动寻求最优的刀轴矢量计算方法。通过对三种加工控制方法进行加工误差综合对比与数据分析,得出结果表明所建立的刀轴矢量优化方法正确有效,可明显减小加工中的误差,为进一步提高直纹面叶片加工精度和完善加工工艺奠定了理论基础。     

三角网格模型五轴加工刀轴矢量调整及优化

为消除全局干涉,提出了一种基于K-D树及刀具离散的高效刀轴矢量调整算法.算法首先以有限个点离散表示刀具,然后利用K-D树快速查找刀具的可能干涉点,并在此基础上计算调整后的刀轴矢量.为避免过大的刀轴矢量突变,提出一种分角度区域方法优化刀轴矢量.实例验证表明:算法能够高效实现全局干涉避免及刀轴矢量优化.     

精密五轴联动机床非线性误差分析与后置处理

五轴联动机床的非线性误差和后置处理算法影响着机床的加工精度。本文针对自主研发的小型立式五轴联动机床进行了非线性误差分析,给出了误差补偿算法;对机床刀轴矢量和机床坐标变换进行了推理,分析UG生成的标准刀位文件和数控G代码之间的关系,利用MATLAB的GUI功能开发了后置处理器。以某眼镜片的修缘加工为例,验证了非线性误差分析和补偿方法的正确性及后处理的有效性。     

任意曲面叶片四坐标数控加工刀位轨迹的生成方法

提出了一种四坐标联动等残留高度端铣加工任意曲面叶片的方法．针对刀轴摆动的四坐标机床，首先建立了后跟角和摆转角之间的函数关系，以满足加工过程中刀轴矢量始终平行于摆刀平面的要求，然后采用平底刀的等残留高度方法进行刀位轨迹规划，并通过调整后跟角使加工带宽最大化，该方法在提高四坐标联动加工效率的同时，也使得将五坐标联动加工刀位轨迹的规划方法移植到四坐标中成为可能。     

考虑几何误差和跟随误差的五轴联动轨迹误差预测方法

为了准确分析五轴联动轨迹误差,从而提升零件加工效率,提出了考虑几何误差和跟随误差的五轴联动轨迹误差预测方法,在加工前或加工中预测在某选定机床上加工某轨迹的轨迹误差,提前判断选定机床是否能够满足零件轮廓误差的要求,保证零件的加工精度,提高加工效率。所提方法将位置相关的30项几何误差表征为函数,将位置无关的11项几何误差表征为常量,读取各轴指令位置序列和光栅检测位置序列,合成了包含跟随误差和41项几何误差的刀轴矢量轨迹,实现了五轴刀心位置轨迹误差及刀轴姿态轨迹误差的预测,并选用AC双转台立式五轴机床加工S形试件,对所提五轴联动轨迹误差预测方法进行实验验证。结果表明:指令轨迹和预测轨迹均呈现出S形,预测轨迹相对于指令轨迹存在一定偏差,呈现了几何误差和跟随误差的影响;实测轨迹与预测轨迹具有相同的变化趋势,两曲线均反映出部分尖峰特征,说明预测算法的正确性。     

螺旋锥齿轮四轴联动数控两刀法加工

国内普遍采用五刀法加工Gleason制的螺旋锥齿轮副,需要5道工序才能完成大轮和小轮的粗精切,机床生产效率低、调整时间长．为此,针对国产四轴联动数控铣齿机提出了两刀法加工原理,使用双面刀盘并利用刀盘中心的轨迹运动完成对小轮凸面的精加工．通过改变刀位的方法实现设计要求的齿长曲率,以达到较好的接触情况,并建立了螺旋锥齿轮两刀法数字化加工模型．最后分别利用齿面接触分析（TCA）和实验,与格里森单面刀盘五刀法加工进行对比,结果表明：两刀法减少了加工工序,加工时间可节约40％;虽然改变了小轮内刀直径,但可以灵活方便地通过轨迹运动实现齿长曲率,得到较好的接触情况．实验得到的齿面接触区与TCA分析结果基本相同．     

基于Linux的五轴联动电火花加工数控系统

针对多轴联动电火花加工数控系统的设计要求,开发了一种基于PC和Linux开放式平台为上位机、可编程运动控制器(PMAC)为下位机的五轴联动电火花加工数控系统.利用Linux开源性好的特点,设计了环境友好的人机交互操作界面以及各类完成非实时任务的程序模块等;基于PMAC系统开发了伺服进给回退运动、主轴高速抬刀运动、五轴联动及各类摇动程序等.通过将数控系统应用于五轴联动电火花加工机床,进行了闭式整体涡轮叶盘样件以及窄缝窄槽等典型零件的加工实验,取得了良好的加工效果.     

模具型面定位五轴加工刀轴方向的优化措施分析

五轴加工法在制造业的模具加工过程中应用非常广泛.在实际的加工过程中,五轴加工的编程和操作技术是一项非常复杂的工作,稍有不慎就会出现严重的模具质量问题.本文以模具型面定位五轴加工刀轴方向的优化方法和操作流程为中心,论述了五轴加工刀轴方向的优化的流程和方法,指出了刀轴倾角、工作区域的区分等重要技术,为实现模具加工工艺的进步提供参考.     

五轴加工中心3D刀补下奇异点判据及处理研究

文章建立了A-B双转台五轴加工中心环形铣刀在端铣中3D刀具补偿模型,分析了奇异点对机床运动轴速度的影响和奇异点的判断依据以及优化方法;在VS2010环境下完成了针对加工文件优化处理软件的开发,利用软件对带有奇异点的加工文件进行优化,以电机跳动时产生的跟随误差作为标准在数控系统平台上进行测试,结果表明电机的跟随误差明显减小;将优化过的义齿加工文件在五轴加工平台上进行加工测试,结果表明加工表面过切点减少,表面质量得到提高。     

多轴机床加工自由曲面的干涉避免与刀轴优化

针对平底刀加工复杂自由曲面，从刀具与曲面的干涉特征分析入手，提出了“无刀底干涉→无曲率、刀杆干涉”的刀具干涉避免策略，并阐述了相应的刀轴矢量调整方法．实例分析表明，算法的应用不仅能快速、有效地解决平底刀加工自由曲面的干涉问题，而且也能促进自由曲面加工效率的进一步提高．     

电极加工时间对电火花加工效率影响规律研究

研究电极加工时间对电火花加工效率的影响规律可以为控制电极加工时间来提高电火花加工效率提供重要理论依据.首先通过实验检测不同电极加工时间对应的有效放电频率,发现在带抬刀的电火花加工中,加工效率随电极加工时间的增加而先增加后降低.随后通过观察放电过程中加工间隙内气泡和加工屑的运动,发现底面间隙内加工屑浓度随电极加工时间的增长而增加.在此基础上,证明了加工效率随电极加工时间的变化规律具有确定性.     

基于主曲率匹配的五坐标刀位轨迹优化

为了克服传统五轴加工采用固定走刀方向和后跟角的加工方法的不足,提出了一种基于刀具扫描面与曲面主曲率匹配、以行距最大为目标的走刀方向和后跟角的优化算法,实践证明,这种方法能够优化刀位轨迹,提高加工效率。     

数控强力刮齿加工锥齿刀刃形计算

针对强力刮齿加工的锥齿刀刀具刃形设计困难的问题,提出了一种用于加工渐开线齿形的锥齿刮齿刀刃形计算方法.根据交错轴空间啮合理论,建立内齿圆柱齿轮强力刮齿加工数学模型,推导并求解啮合方程式,得到刮齿刀齿面方程;对设计有前角的刮齿刀刃口廓形进行计算,得到锥齿刮齿刀的法面刃口曲线方程;以一种加工内直齿圆柱齿轮的锥齿刮齿刀为例,通过刮齿刀展成运动包络出的齿形和运动仿真分析,检查刀具规避干涉的能力,验证了该锥齿刮齿刀的计算方法准确可行.     

空间曲面线切割五轴联动加工系统的研制

分析了空间曲面电火花切割加工五轴联动加工的运动规律，拓宽了线切割加工的工艺范围；对其执行机构-转、摆、摆数控工作台进行了研究和设计，为实现五轴联动加工实践奠定了基础。