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．     

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.     

圆柱直齿轮铣削加工无干涉刀具路径规划

针对圆柱直齿轮的多轴铣削精加工, 提出一种无干涉刀具路径规划方法. 首先,建立齿轮包络铣削运动模型,准确描述铣刀和工件之间的运动关系;其次,在齿轮齿廓精确模型描述的基础上,通过残留高度曲线与刀具圆弧的求交,计算出残留高度点;根据残留高度点到刀具圆弧中心之间的距离等于刀具半径,计算出刀具路径曲线上的下一刀位点;依次递推计算出等残留高度进给下的所有刀位点;再次,以等残留高度刀位点计算结果为基础,残留高度约束下,计算出等弧长进给和等径向进给的刀位点;然后,通过距离法判断刀具与工件是否存在全局干涉,给出刀具不同刀位点对应的刀偏角,局部干涉通过调整刀具半径来避免;最后,通过仿真计算实例验证所提出方法的可行性和有效性.     

自由曲面加工全局干涉检验与刀位修正

针对自由曲面加工过程中的全局干涉问题,提出了一种基于自适应模拟退火遗传算法(SAGA)的快速全局干涉检验方法,将全局干涉检验转化为自由曲面上点到刀具轴线段的最短距离的寻优问题,获得了曲面上点到刀轴最短距离的直接求解方法,并基于矢量方法对干涉刀位进行了修正。设计了一种新的非线性自适应度函数,避免算法过早收敛于局部最优值。算法融合了自适应的交叉、变异算子以及模拟退火思想,经Schaffer函数测试其收敛概率约为99%。应用算例分析表明:自适应SAGA在全局干涉检验时计算量约为离散法的1/4,且避免了极值方法求解不收敛的问题,能直接计算出干涉点位置及干涉量,为全局干涉检验和刀位修正提供了科学依据。     

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。     

曲面加工中避免全局刀具干涉的方法

分析和归纳了现有曲面数控加工中的全局刀具干涉（碰撞）检验算法,提出了一种新的在刀位轨迹生成过程中检测和避免全局刀具干涉的方法,该方法先依据斜立方体凸包法粗检现行的刀具方向与斜立方体凸包之间是否存在干涉,若不存在,则该刀具方向是可行的;若存在,则需通过进一步的详细检测法来判断该空间自由曲面与现行的刀具方向之间是否真正存在全局刀具干涉．该方法能有效地避免全局刀具干涉,提高无干涉刀位轨迹的生成速度．     

车灯模具侧花纹无干涉刀具路径规划算法

在分析了车灯模具侧花纹的设计与加工特点后，基于平面与自由曲面求交理论，提出了一种车灯模具侧花纹无干涉刀位路径规划算法．该算法以脱模方向的法平面为参考，求出花纹约束线的投影线段，然后根据加工参数计算出投影线上的离散点．所有离散点处的法平面与组合自由曲面的交线即为刀位轨迹线．最后对刀具路径作了无干涉工艺优化．实例表明，本算法满足由直线和圆弧组成的花纹约束线所定义的车灯模具侧花纹的设计与加工要求．     

曲面加工中避免全局刀具干涉的方法

分析和归纳了现有曲面数控加工中的全局刀具干涉（碰撞）检验算法,提出了一种新的在刀位轨迹生成过程中检测和避免全局刀具干涉的方法,该方法先依据斜立方体凸包法粗检现行的刀具方向与斜立方体凸包之间是否存在干涉,若不存在,则该刀具方向是可行的,若存在,则需通过进一步的详细检测法来判断该空间自由曲面与现行的刀具方向之间是否真正存在全局刀具干涉。该方法能有效地避免全局刀具干涉,提高无干涉刀位轨迹的生成速度。     

五轴加工中奇异问题分析及优化方法

五轴加工中旋转轴的运动会造成加工奇异问题,影响零件表面加工质量。以摆头/转台回转型五轴机床为例,通过分析相邻刀轴矢量间运动与实际加工中刀具运动路线的非线性误差,得出旋转变化率为影响五轴加工奇异问题的主要因素。笔者基于旋转变化率提出一种奇异问题优化方法:通过控制旋转变化率对刀轴矢量进行调整,从而有效避免五轴加工中的奇异问题。以叶轮流道为案例,运用该优化方法对加工表面进行实验,验证旋转变化率取值对奇异问题的影响,证明该奇异问题优化方法的可行性。     

一种无干涉曲面刀具路径生成算法

基于曲面分割技术 ,介绍了一种无干涉刀具路径生成算法 ,该算法能够对加工条件的变化 (如刀具直径变化 )做出快速响应 ,实时产生可靠的无干涉刀具路径 .仿真结果证明了对于各种刀具 (包括球头刀及非球头刀 )都是适用的 ,刀具变化时能很快地生成无干涉刀具路径     

电轴法分析

用几何方法、代数方法分析电轴法的基本原理,通过严密的演算,推证了两根粗细不同的、相互平行的长直带电圆导线的电轴位置及其位置方程,提出了保角变换法与电轴法在求解这类问题上的一致性     

浅析轴角编码

二－十进制循环码轴角编码器易与有十进制要求的模拟量轴匹配，码盘和读出机构投简单，但电路处理收复杂；格雷码轴角编码器占有完整的２￣ｎ码序列，并行传输较经济，码盘、读出机构、电路处理较容易，但无十进制输出特性；８４２１码轴角编码器译用电路简单，可向计算机直接输入，但结构相对复杂，转换不如前两种经济。     

转轴与平板不垂直时平行轴定理的推导

讨论了转轴不垂直于刚体截面时的平行轴定理,并指出普通的平行轴定理只是其特例．     

细长轴加工精度问题的探讨

从细长轴的结构特点出发,分析了影响细长轴加工精度的因素,并针对产生误差的根源,从改变加工方式、工装结构和刀具参数等方面着手,提出了相应的解决措施。     

旋转轴扭矩测量装置研究

为解决现有旋转轴扭矩测量成本高、结构复杂等问题,本文提出了浮动式扭矩测量方案.在该方案中,不再采用专用的扭矩传感器,而是基于小孔钻床的结构特点,通过改变电动机安装方式和添加一系列的传动装置,将钻头的工作扭矩变化转换成电位器旋转角度的变化,并采用数据拟合的方法处理实验数据,建立起扭矩变化和阻值变化之间的函数关系.最后通过加载已知扭矩的方法,验证了该函数关系的成立,说明浮动式扭矩测量方案是可行的.     

谈转动惯量的正交轴定理

本文阐述了转动惯量的正交轴定理的普遍形式是Ｉｘ＋Ｉｙ＋Ｉｚ＝２Σｍｉｒｉ２，进而指出力学教材中所述的正交轴定理Ｉｘ＋Ｉｙ＝Ｉｚ仅是上述公式的特殊形式。     

转轴变换下的不变量的简易证明

给出了二次曲面在转轴变换下的六个不变量的简易证明．类似地，可给出二次曲线在转轴变换下的四个不变量的简易证明．     

空气水平喷入水时射流轴的轨迹

以动量守恒原理为基础,建立了侧吹射流轴轨迹的数学模型。模型的主要特点是,对于侧吹上升射流,建议采用下述浓度分布计算公式:数值计算结果表明,本计算轨迹与实测射流流股的轴线相当一致。     

横向电光效应感应轴的确定

讨论了LiNbO3横向电光效应晶体的感应轴。横向电光效应有两种外加电场方式,虽然两种电光效应对晶体折射率和输出光强改变相同,但它们的感应轴方向却不相同。所以在光路的调节上就会有所不同。而且也可通过晶体的感应轴来确定晶体的xy轴。