高速切削的刀位路径规划与控制策略

从4个方面对高速切削路径规划进行了研究，在走刀方向的选择上提出以曲面平坦性为评价准则，以确定不同的走刀方向选取方案。对于曲率变化大的曲面，建立曲面最优进给方向图，以确定最优走刀方向；曲率变化小的曲面，以单条刀轨平均长度为原则，通过优化算法确定走刀方向。 研究了高速切削刀轨生成过程中加工策略的选择、插补、干涉处理等问题，选择适用于高速切削的层切法和行切法，提出 了相应的插补方法，并提出了一种新的适合高速切上干涉处理思路。讨论了几种加减速模式，选取更适合高速切削特点的柔性加减速模式。采用CC插补提高表面质量，考虑机床工作性能，对进给速度、加速度进行优化校验。     

用密切曲率法加工自由曲面及刀位轨迹的排列

采用中凹的盘形铣刀取代传统的球头铣刀，在第五行程中让刀具运动形成的包络面与被加工表面之间在垂直于进给方向的法截面中达到三阶密切，从而大幅度减少了走刀次数，增加了切削宽度，提高了加工效率，文中给出了边界不受限制的单张曲面的刀位及刀具轨迹的计算方法。     

基于激光测量点云数据的五坐标加工刀轨生成

针对以往由点云构造曲面或三角网格，再根据曲面或网格生成刀轨的方法复杂、工作量大的问题，研究了直接从激光测量点云数据生成五坐标数控加工刀轨及干涉处理的方法．通过计算点云模型的曲率，确定切削步长和行距，采用基于点云的干涉检查模型，推导出干涉处理的解析式，得到了无干涉加工刀轨．实例表明，算法运行速度快，稳定可靠．     

考虑非线性误差补偿的五坐标数控加工走刀步长改进算法

研究了五坐标数控加工中特有的非线性误差,提出一种改进的五坐标数控加工走刀步长算法,在前置处理中即考虑补偿非线性误差。在走刀步长计算过程中,同时考虑弧弦逼近误差与非线性误差,将总的加工误差看作是刀轨参数的函数。该函数求导困难,难于通过给定误差直接计算走刀步长。对弦截法迭代格式进行改进,改进后的方法能够保证正确解在迭代过程中始终位于收敛区间内,并采用改进后的弦截法计算走刀步长。实例计算表明,所提出方法在计算走刀步长过程中能够对非线性误差进行有效的补偿,满足等加工误差要求,同时改进后的弦截法能够收敛到正确解,且收敛速度快,效率高。     

自由曲面数控加工中非线性误差分析与走刀步长的确定

走刀步长的合理确定是影响曲面加工精度与效率的重要问题。该文对三坐标数控加工中因离散直线逼近所导致的刀具运动非线性误差进行了较严格的理论分析 ,其误差按照轮廓法向定义 ,将目前的二维弧弦近似处理提高到三维意义下基于刀具包络运动的较精确的估计 ,所提出的分析方法适用于多种类型刀具 ,并得出了归一化的计算表达 ,在此基础上满足给定精度要求的走刀步长估计及其简化算法     

自由曲面多轴加工的刀触点轨迹规划

分析了自由曲面加工误差的产生原因,重点阐述了刀触点轨迹的步长和行距对曲面加工精度的影响,在此基础上提出了一种基于线性逼近误差和残留高度约束的刀触点轨迹规划方法,该方法可以保证曲面加工的精度要求。最后以一张自由曲面为例,考察其刀触点轨迹的分布和连续性情况,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

数控车床加工曲面时径向刀补的应用

本文分析了成形刀具在数控车床加工曲面时建立和撤销径向刀补时的合理轨迹,提出了正确建立和撤销径向刀补的关键方法,及其起刀点、开始切削点、结束切削点和退刀点的选择方法。     

用密切曲率法加工自由曲面及其刀位轨迹的排列

采用中凹的盘形铣刀取代传统的球头铣刀，在每一行程中让刀具运动形成的包络面与被加工表面之间在垂直于进给方向的法截面中达到三阶密切，从而大幅度减少了走刀次数，增加了切削宽度，提高了加工效率．文中给出了边界不受限制的单张曲面的刀位及刀具轨迹的计算方法．     

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 %。     

自由曲面三元叶轮5轴数控粗加工刀位生成算法

针对自由曲面三元叶轮的特点，将鼓锥形刀具引入到三元叶轮粗加工中，提出了基于动态模型的刀位生成算法．该算法引入时间因素，即时计算各时间节点叶轮特征曲面，建立了动态模型模拟加工过程，能真实地反映刀具与叶轮的空间关系，降低了加工病害发生的可能性；采用等距离偏置法生成走刀轨迹，进而计算粗加工刀位信息，并通过干涉检验进行刀位修正．由于鼓锥形刀具与被加工曲面具有良好的曲率匹配性，从而增大了加工带宽，可实现宽行线接触加工．与此同时，通过对进刀深度、偏置距离的合理优化，避免走刀冗余，减少了刀迹总长度，从而提高了加工效率．实例证明由此生成的粗加工刀位具有高效、可靠的特点，效率比同直径球头刀具等距离偏置法提高约27．5％．     

相贯线焊接坡口数控切割的变步长控制算法

针对目前数控等离子切割机进行管端相贯线焊接坡口切割过程中切割速度设定的控制策略方面的不足,为了达到保证被有效切穿的情况下提高切割加工质量的目的,通过对割炬姿态控制数学模型的建立和分析,提出变步长相贯线的插补控制算法,使数控插补过程中的步长随着切割厚度的变化而改变.理论分析和仿真结果表明,采用该算法能使切割速度自动适应切...     

复杂曲面加工过程多约束自适应进给率控制策略

建立了基于过程约束和刀具运动分析的切削力精确预测模型,在此基础上提出了复杂曲面加工过程多约束的进给率自适应定制方法.基于刀具与工件的相对运动分析,并依据刀刃微元在切削过程中真实运动轨迹的解析表达,建立了精确计算未变形切屑厚度的理论模型,由此给出针对复杂曲面加工的任意刀具运动轨迹拓扑形状的铣削力计算公式.以切削力模型为基础,结合悬臂梁模型、应力模型和扭矩计算公式,给出进给率定制过程中的关键制约因素.以材料去除率最大化为目标,通过求解有约束极值问题实现进给率优化.实例验证表明该模型能够进行复杂曲面加工进给率自适应定制,优化后的进给率有利于在保证加工精度和安全的前提下实现加工效率的最大化.     

一种新型阶梯铣削方法的研究与实践

利用阶梯切削法原理,研究一种径向错移量较大的单组阶梯式铣削方法,并进行阶梯式可转位端铣刀结构设计计算公式的推导,通过大量的切削性能对比试验,试验结果证明效果良好.     

铣刀磨损过程中铣削力与磨损面积分析

研究了三刃立铣刀磨损过程中切削力与刀具后刀面磨损带中部宽度（VB）、磨损面积、刀具副后刀面磨损带宽和磨损面积之间的关系．实验结果表明：铣刀磨损过程中,铣刀每转切削力均值、每切削刃切削力均值的变化曲线与车刀的典型磨损过程曲线相似,铣刀后刀面磨损面积比VB更真实地反映铣刀的磨损状态,可根据x方向的切削力标准偏差与其均值的比值判断刀具的磨损．     

槽形和球形坑前刀面刀具折断薄切屑作用的探讨

精密自动化金属切削加工中,薄切屑的折断问题是急待解决的问题。本文根据日本横滨国立大学提出的曲面形前刀面刀具,研制了槽形、球形坑等曲面形前刀面的刀具。通过实验和讨论,得出:双球形坑前刀面刀具折断薄切屑的作用最好,可折断最小进给量为0.03毫米/转的切屑,切深小于3.5毫米的范围内,均有良好的断屑效果。这对精加工的生产效率和加工质量有实际意义。     

一种基于利润率模型的刀具综合评价与筛选方法

提出了兼顾各刀具在加工同一材料时匹配各自的最佳加工参数的单元利润率模型的刀具综合评价和筛选方法,并将该方法应用到了难加工材料钛合金Ti-1023的切削刀具的评价与筛选中,取得了理想的筛选结果. 具体方法是:首先通过切削力等约束条件,实验确定样本刀具铣削钛合金Ti-1023时相匹配的最佳进给量、切削深度和切削宽度等切削参数,其次通过变速法实验确定最佳切削速度,进而得到各刀具耐用度和材料切除率,最后计算出利润率值并进行刀具的评价和筛选. 运用该方法在切削钛合金Ti-1023的4种刀具中筛选出最适合的S30刀具,也得到了各刀具在切削Ti-1023材料时匹配最佳的铣削参数.      

监测切削功率变化的刀具破损控制报警系统研究

刀具破损时其切削功率将瞬间降低或升高 ,因此其微分值将产生脉冲 ,利用此脉冲作为信号 ,可对刀具破损进行实时报警和控制 .     

切削模拟过程中关键技术问题的处理

对使用有限元法进行切削过程模拟的关键技术进行了分析。针对刀尖单点接触问题，提出了一种网格错位分析方法，提高了模拟计算结果的稳定性；采用基于几何准则和等效应力的综合分离准则来解决切屑层与金属基体材料之间的分离问题，并给出了一种粘接单元法，从而提高了计算精度；根据基于几何判断和应力分布的复合判据法则，解决了切屑上的约束节点与前刀面的释放问题。实例表明，所提方法很好地解决了实际模拟计算过程中的关键技术问题。     

切削速度对硬态切削过程的影响分析

硬态切削具有良好的加工柔性、经济性和环保性,在对工件性能起关键作用的精加工中,已成为磨削加工的有力挑战者.通过对硬态切削过程中的切屑形态、切削力和切削温度的试验研究,得到了切削速度对上述各量的影响规律.结果表明,切削速度对切削温度和切削力的影响存在一个临界值,当工件硬度超过HRC50时,切削温度和切削力的变化规律与普通切削大不相同.