用圆柱铣刀加工小曲率曲面的三阶切触

把微分几何中曲线与曲面之间的“切触”概念应用于高速机车流线型复杂曲面的数控加工 ,提出用圆柱铣刀的外圆在五坐标联动中加工小曲率曲面的最佳切触条件 .     

铣削叶片螺旋面的误差分析与对刀计算新方法

对立铣刀加工叶轮螺旋面的原理误差进行了分析计算,提出了计算齿形角的概念,给出了用计算齿形角以齿顶为计算直径的对刀计算新方法。     

切触变换下四阶微分方程的几何

用E.Cartan的等价方法,研究切触变换下四阶微分方程y⁽⁴⁾=f(x, y, y', y', y'')的几何。     

九轴联动叶片双刀铣削刀路平滑算法

针对九轴联动叶片型面双刀对顶铣削方法,为保证加工轨迹的平滑性及双刀具的同步性,提出了一种基于几何约束的刀路平滑算法。首先,分析了九轴联动双刀加工机床中两把刀具的结构约束关系,通过旋转矩阵将切触点处法向矢量转化为表征双刀具姿态的刀轴矢量,并由刀轴矢量计算刀具的前倾角和侧偏角,确定满足双刀铣削要求的前倾角和侧偏角取值范围;然后,由残留高度和弦高误差定义切削宽度和步长对应的参数增量,对叶背、叶盆曲面沿行距方向上相邻切触点间参数增量Δu_(di)、Δu_(bi)和进给方向上相邻切触点间的参数增量Δv_(di)、Δv_(bi)进行等参数化求解;最后,根据叶背和叶盆曲面切削区域的范围设定自定义系数,研究双侧对顶铣削轨迹线的参数匹配算法,形成双刀铣削的刀路平滑算法。对典型汽轮机叶片规划了双刀对铣粗加工轨迹,并进行了加工仿真和实验验证,结果表明,叶片两侧对应加工区域可同时完成加工,且加工表面的轮廓误差满足该工序轮廓误差的公差要求。与考虑切削力抵消规划轨迹的算法相比,该算法的计算效率提高了56%,且在等效切削参数下,加工效率相对单刀提高了约41.5%。     

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 %。     

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％。     

复杂曲面多点切触加工特征参数线刀轨规划

为了使旋转法得到更好的应用,对旋转法的多点切触加工特性进行了深入分析,提出了特征点和特征参数线的概念.在此基础上,提出了适用于旋转法的特征参数线刀轨规划算法,首先利用旋转法确定圆环面刀具的最优刀位,然后通过迭代判断使下一条刀路的左特征参数线和当前刀路的右特征参数线在精度范围内重合,并由此实现刀轨的编排.算例表明,特征参数线刀轨规划算法可有效产生光顺无干涉的刀路,可充分利用旋转法加工带宽的优势,与等参数线法相比,其加工效率得到了明显的提高.     

用陶瓷刀车削30CrMnSi时刀具几何参数的优化

本文介绍了优选陶瓷刀具几何参数的正交实验和回归分析法.所用刀具材料为AG_2复合陶瓷,试件材料为30CrMnSi.实验结果表明在实验条件下,前角γ_0和刀尖圆弧半径r_g对切削路程影响最大,主偏角K_r有一定影响,而刃倾角λ_s对切削路程的影响则不甚显著,根据实验结果优选了一组较合理的几何参数.     

关于K—切触流形的BOOTHBY—WANG纤维丛底流形的曲率

本文给出了Ｋ－切触流形的ＢＯＯＴＨＢＹ－ＷＡＮＧ纤维丛底流形的 各和曲率与该切触流形的连络和曲率的关联公式，解决了上述底流形的曲率计算问题。     

小安装角轴流压气机S1流面的流线曲率法解

应用流线曲率法解轴流压气机内部流场，解决小安装角轴流压气机S1流面正问题计算时出现头部突出而产生流线交叉的现象以及迭代难收敛的问题．提出了采用旋转坐标系的方法，以保持叶型头部原有的形状及流道内流线的相对位置不变，经验证得到了很好的结果，可以应用于大多数轴流压气机的计算与分析．     

多轴联动砂带磨削刀触点路径规划及几何仿真

采用多轴联动计算机数字控制系统的砂带磨削设备能够高效率加工具有复杂型面的零件。针对该类砂带磨削设备,提出了自由曲面上的等参路径规划算法和等间距截面路径规划算法。路径规划算法中的相邻刀触点的计算是根据磨具在进给方向的有效投影位置确定。等间距路径规划算法用最小二乘法来获取较优的截面法向。为了提高路径规划设计效率,减少试验以提高经济效益,开发出基于线性磨削模型的砂带磨削几何仿真程序。汽轮机叶片加工的试验结果表明该算法能够很好地应用于复杂型面的刀具路径规划设计。     

钛合金铣削刀具后刀面磨损预测及应力分析

选择切削加工期间的力热耦合程度作为判断依据，把铣削磨损过程理解成以后刀面磨损带长度作为中间量、与时间呈现正反馈变化的趋势。研究结果表明：提高后刀面磨损带长度后，切削力持续上升，Fx切削力均值相对误差最大出现于磨损带长度78.2μm下，达到6.42%;Fy切削力相对误差在磨损带长119.2μm，达到最大为2.35%。以本文预测方法可以获得较高准确率并达到理想的稳定性。采用该方法进行建模时处理过程较简便，能够实现快速计算与高可靠度，能够对任意中间变量实时显示，从而准确预测铣削的刀具寿命。该研究可以拓展到其他的机加工领域，具有很好的推广价值。     

复杂螺旋曲面铣削加工的几何特性分析

针对现有加工方法受加工曲面复杂性影响的局限性 ,通过引进刀具的侧倾角参数 ,讨论了一般位置下的成型盘铣刀加工螺旋曲面的铣削加工法 ,分析了刀具与工件作共轭运动时的接触点轨迹的几何特性 ,并给出了一般位置下的成型盘铣刀加工的计算公式和成型刀加工中产生干涉的一个判别方法。从而扩大了成型盘铣刀加工螺旋曲面的种类 ,避免刀具与工件的干涉现象 ,克服了现有成型刀加工方法的局限性 ;同时为五坐标数控加工螺旋曲面提供了合理的接触点轨迹 ,提高螺旋曲面加工的精度。并通过实例说明了这一方法的合理性和有效性。     

加工中心刀具基本几何长度输入防错分析

随着科学技术的快速发展，数控机床向高速度、高精度、高效率、柔性化方向发展，具有诸多优点的五坐标加工中心是现代数控机床的发展方向之一。然而在满足五坐标机床主轴角度变换的前提是确定主轴上的刀具基本几何长度。刀具基本几何长度是由操作者在对刀仪上通过对刀仪的红外探测器测量，并由操作者将测量出的刀具基本几何长度结果输入机床中完成数据传递。由于传递过程中存在人为参与，故在输入刀具基本几何长度过程中容易造成将刀具基本几何长度值输入错误，进而导致工件由于刀具长度值错误造成超差，甚至报废。     

基于切比雪夫分割法的铣削稳定性分析

利用切比雪夫分割法离散延时微分方程中的时间周期项,然后采用二阶Newton差商方法求出每个时间元端点处铣刀的运动向量,进而得到铣削系统的传递矩阵,并用Floquet理论判断铣削系统的稳定性.利用以上方法,研究了一个两自由度铣削系统稳定性问题,得到了系统稳定性叶瓣图.结果表明:在同等计算精度的要求下,切比雪夫分割法比平均分割法所取的点数要少,计算效率较高;将时间周期分割成相同的份数,切比雪夫分割法计算精度高.     

轴力和弯矩作用下矩形梁几何中轴的曲率方程及应用

推导了理想弹塑性矩形横截面梁，在轴力和变矩联合作用下，几何中轴在完全弹性状态、单侧塑性状态及双侧塑性状态下的曲率方程，并将其应用于悬臂梁的变形及各极限载荷分析，从而为确定梁截面上任意点的位移提供了方便。     

五轴数控加工中心刀心运动轨迹分析

给出用绝对坐标系表示的含两个回转工作台的刀心轨迹计算方法，采用等步长逼近法进行线性逼近处理，进行凸面加工时为避免刀具干涉，提出了凸面梯形补偿算法，得到了绝对坐标系下五轴加工中心的无刀具干涉的刀位数据计算公式，为五轴加工中心自动编程系统的数控数据获取提供了理论依据，此算法已用于五轴ＣＮＣ系统的控制软件设计中。     

五轴数控仿真刀具运动分析及应用

在五轴数控仿真过程中需要经过一系列的复杂的运动学变换,得到仿真过程中的刀具运动过程.而在刀路轨迹的生成过程以及刀具的运动过程中,由于曲面曲率过大或者步长过大以及旋转的影响,加工过程会出现较大的误差,需要对误差进行分析与控制,得到质量较高的加工曲面.本文通过分析机床运动学的变化,给出了机床运动变化过程以及刀具运动的过程,...     

火箭喷管等倾角螺旋槽铣削加工中刀具干涉分析

为解决具有多种母线轮廓的喷管外表面上铣削加工等倾角螺旋槽（斜航线）的难题，研究和开发了专用的六轴控制、四轴联动的数控机床和专门的数据处理系统，当用片铣刀进行铣槽加工时，由于是用直线段包络斜航线，存在刀具干涉问题；刀具干涉会引起螺旋槽长度方向和高度方向上的两种误差，因此对刀具干涉问题进行了系统的分析和研究，并提出了一种选择片铣刀直径的计算依据。     

基于形态分量分析的高速铣削加工刀具磨损在线监测

在高速铣削加工中,铣刀在超高转速下进行不连续切削,刀具磨损迅速且难以监测,严重影响加工精度和产品质量,因此刀具磨损的状态监测极其重要.振动法是一种有效的刀具状态监测方法,但是振动信号包含了多种振动成分及大量噪声,影响刀具磨损状态监测的准确性.针对该问题,提出了一种利用对偶基追踪算法和用形态分量分析对振动信号进行稀疏分解的方法.首先,分析了高速铣削加工过程中振动信号的形态分量特点和稀疏特性,构造了对偶基追踪框架,通过增广拉格朗日变量分离算法进行求解,实现对振动信号中的脉冲成分和谐波成分的分离.其次,构造并提取了脉冲密度和高次谐波频率与基频的幅值比等特征并利用这些特征进行刀具磨损状态监测.最后,通过仿真分析和实验,验证了该方法的可行性.