整体叶轮五轴数控粗加工刀位轨迹规划

针对具有分流叶片的整体叶轮五轴数控粗加工,提出了一种刀位轨迹规划方法.采用偏置轮毂面分层加工方法对整体叶轮进行粗加工刀位轨迹规划,根据叶轮流道的几何特征,将叶轮的1个粗加工区域分成5个加工单元.在每个加工区域内,选用直径最大的刀具,计算边界面的刀位轨迹,再由边界面的刀位轨迹插值计算得到整个加工区域的刀位轨迹.利用VERICUT软件进行加工仿真,结果表明所提出的刀位轨迹生成算法可行.     

整体叶轮五轴粗加工多级刀位规划的计算方法

针对整体叶轮五轴粗加工刀位轨迹自动生成的问题，提出了一种刀位规划的方案，通过对叶轮通道的几何分析，采用多级荒加工方法对加工余量较大的区域进行局部加工，完成了对叶轮扩槽加工的预处理后，再采用小尺寸刀具对叶轮进行粗加工。由于各级荒加工刀具尺寸的不确定性，因此以总加工时间最小为目标函数对刀具尺寸进行优化组合，分别给出了各级刀位轨迹的规划算法，并已在自行开发的整体叶轮计算机辅助制造（CAM）软件中得到了成功的应用。     

基于VERICUT的离心式叶轮五轴粗加工刀路优化及仿真

为提高离心式叶轮叶片的加工质量和效率,在粗加工阶段,通过考虑叶轮粗加工路径规划策略、刀具轴向规划方式以及碰撞检测与修正方法,提出离心式叶轮五轴粗加工优化。最后以具体叶轮为例,采用UG NX4.0进行建模与数控编程,经过Vericut分析并进行刀轨优化及仿真,通过加工路径的比较,对加工效率进行量化分析,结果证实了数控加工程序在后能大大地提高效率,并且能有效地指导编程员采用最合理的加工参数,服务于实际生产。     

闭式叶轮通道五轴数控粗加工刀具路径规划

针对离心式通风机中闭式叶轮通道的五轴数控粗加工,提出了一种用圆锥面截取叶轮流道的分层加工方法,该圆锥面由叶轮子午面内的直母线绕叶轮轴线回转形成,这种分层方法可以使每一截面的加工区域均由4条曲线围成,保证每一层刀具路径的形状相似.在此基础上,给出了适合流道分层加工的等参数环切和螺旋加工2种刀具路径规划方法.该方法简单、效率高,非常适合于通道类零件的粗加工.     

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％．     

雕塑曲面数控粗加工刀位规划

提出了一种新的直接从测量数据中生成粗加工刀位轨迹的方法，被加工曲面用多面体模型来描述，采用分层切削方法进行加工．在各切削层分别用一个参考平面与毛坯和曲面模型求交，根据各相交环之间的位置关系，求出有效加工区域，利用数控编程自动生成粗加工刀具轨迹，并进行干涉检查和修正．计算实例表明，该算法稳定、效率高，尤其适用于加工带多重岛屿的复杂曲面．     

任意曲面叶轮五坐标数控加工刀具轨迹生成

以任意曲面叶轮五坐标数控加工为背景，根据叶轮的几何形状，提出了一种高效的侧铣加工刀具－鼓锥形刀，基于鼓锥形刀的等残留高度刀具轨迹计算方法，使刀具按相邻轨迹的加工所形成的残留高度相等，加工效率提高，解决了等残留高度法生成刀具轨迹中的核心问题，并对刀具轨迹间距的计算提出了改进算法，计算精度提高，对任意曲面叶轮叶片五坐标数控加工刀具轨迹进行了计算，并与球形刀等参数法作了比较，结果证明，采用鼓锥形刀等残留高度法，所生成的刀具轨迹长度是球形刀等参数法刀具轨迹长度的1／3，加工效率是采用球形刀等参数法的3倍。     

汽轮机长叶片型面双刀加工刀位轨迹优化算法

为改善汽轮机长叶片型面加工中的变形问题,提出了2种优化目标下的叶片型面双铣刀对刀加工刀位轨迹规划算法。首先建立了牛鼻刀的切削力与切削参数、刀具姿态的关系模型,在此基础上分别以最小径向切削合力和最小切削合力矩为优化目标计算了2把铣刀的切削刀位点和刀具姿态。采用有限元分析方法对比了传统单铣刀切削加工路径、未优化双刀切削加工路径和2种双铣刀切削加工路径下的叶片加工变形情况,结果显示:在一组给定的常用切削参数下,径向切削合力优化轨迹算法和切削合力矩优化轨迹算法可分别将叶片的平均加工变形减小约31%和55%;沿优化后的双刀切削加工路径加工能够有效改善叶片整体受力情况,减小叶片的加工变形,提高加工精度和效率。     

圆环面刀具数控加工刀具路径规划

研究了数控加工中圆环面刀具路径规划,建立圆环面刀具数学模型,从刀位点计算、曲面边界离散、相邻刀轨计算等方面确定刀具路径规划算法.最后,利用Matlab工具编程对路径规划算法进行了具体实现,通过计算基于圆环面刀具的刀位点数据,拟合生成刀具轨迹,同时利用UG软件采用球头刀对相同曲面进行加工路径仿真,通过两者比较,可以得出圆环面刀具加工效率更高的结论.     

叶片曲面微结构加工刀位轨迹规划

针对基于单齿刀具的叶片曲面微结构加工效率不高的问题,以小叶轮为例对叶片曲面微结构加工进行了深入研究.先根据待加工叶片曲面的曲率信息,设计一种高效的微结构侧铣加工专用刀具——多齿鼓形刀;然后以叶轮叶片曲面五轴数控加工为背景,利用多齿鼓形刀对叶片曲面微结构的加工进行刀位轨迹规划,使加工出的微结构分布均匀;最后以计算实例验证提出方法的有效性,并计算其刀位轨迹长度和加工仿真的时间,与单齿刀具进行比较.结果证明:采用多齿鼓形刀所生成的刀位轨迹长度和加工仿真时间都约为单齿刀具的1/3,加工效率得到了明显的提高,约为单齿刀具的3倍.     

分片侧铣加工整体叶轮刀位轨迹的生成

为提高整体叶轮叶片数控加工的效率和质量，提出了一种分片侧铣加工法．该方法在一次走刀成形近似直纹面不能满足精度要求的情况下，将叶片曲面分成多片，在每一片曲面上采用侧铣方法加工，用多个曲面片拼接出所需要的曲面．文中对该方法涉及的关键问题——各曲面片上刀位轨迹的算法，包括刀轴方向的确定、刀位轨迹的规划及加工误差的分析进行了讨论．计算机仿真及加工实例验证了所提出的算法的正确性．     

基于中轴变换的刀具优化选择与刀具路径规划

基于中轴变换思想,提出了一种平面域数控加工的多尺寸刀具优化选择方法.根据给定平面域的中轴变换结果,以最大中轴变换圆为依据,确定粗加工的刀具直径,并规划相应的环切法刀具路径和残留的未加工区域;根据残留未加工区域对应的中轴变换结果,确定清角加工的刀具直径和刀具路径,重复该过程直至完成清角加工;最后进行清根加工.该方法有助于数控加工刀具的合理选择,缩短切削路径的长度,从而提高加工效率,可用于模具型腔的数控加工.     

任意扭曲直纹面叶轮数控侧铣刀位计算与误差分析

提出了一种计算数控侧铣任意扭曲直纹面叶轮刀位数据的新方法：沿直纹面母线两端点的法矢量偏置一定距离得到2个点，以这2个偏置点所在的直线作为刀轴方向，并使母线两端点到刀轴的距离为刀具半径，推导出了在利用圆柱铣刀侧铣直纹面时刀具与曲面切触线的方程以及加工误差的计算方法，并以计算实例验证了该算法的正确性．这种加工方法使直纹面2条基线的加工误差为0，适合于沿直纹面叶片高度方向分层加工，分层加工后相邻走刀的残留高度理论值为0．     

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。     

大升角内螺旋槽加工新方法

大升角、小尺寸内螺旋槽的加工存在诸多干涉,其加工是一个难题.在分析了不同加工情况如平行轴加工、交错轴加工,使用不同加工刀具时,刀具的回转面截形的设计和计算;提出了使用圆弧刀具进行逼近加工的方法,经计算分析表明,只要在允许误差范围内,此方法是可行的;在此基础上,利用典型软件如I-DEAS软件的Program files功能、UG软件的加工模块,针对不同加工情况进行了螺旋槽加工的计算机仿真,如刀具路径仿真,加工误差分析,检验刀具设计的正确性等.     

复杂螺旋面包络铣刀位轨迹仿真方法

针对复杂螺旋曲面加工误差问题,开展了对其空间包络铣刀位轨迹算法的研究。研究中采用计算机仿真的数 值计算方法,将加工过程中刀具工件的动态啮合关系通过时间离散和空间离散转换成一个空间几何问题,通过建立 刀具回转面与工件螺旋面的空间三维模型,并推导实现刀具工件啮合关系的坐标转换矩阵,并将刀具与工件两曲面 的最小有向距离的求解转变为一个二维问题,最终建立了刀位轨迹仿真算法,获得了编制数控代码的参数信息。试样 加工结果表明,利用该方法得到刀位轨迹参数进而编制的数控加工程序,能够加工出满足精度要求的螺旋面。同时也 分析了加工廓形误差分布及其影响因素。     

平面多轮廓加工路径优化模型及其近似算法

应用一种节点可变的广义旅行商问题，为平面多轮廓加工路径优化问题建模．针对在分层实体制造中，轮廓加工路径的优化必须实时进行、优化计算时间必须小于因路径缩短而节省的加工时间的要求，以及每层加工的轮廓数量通常少于10^2、每条轮廓的节点数可能为10^3的特点，提出一种先用时间复杂度为O(n^2)的最近邻算法，求轮廓原始起点集合的旅行商问题解，然后在O(n)时间内改变每条轮廓的起点，进一步缩短路径长度的2步优化近似算法，从而兼顾了轮廓加工特点和算法实时性的要求．实验统计表明，该算法对路径的优化程度比仅按传统旅行商问题处理时提高了10％以上，且运行时间不超过0．1s。     

基于CAXA制造工程师的五轴叶轮数控加工

五轴联动数控加工技术是数控加工技术中难度最大、应用范围较广的技术之一。运用CAXA制造工程师软件可以实现五轴联动功能。该技术可用于叶轮的叶片和流道的粗精加工。