螺旋锥齿轮空间曲面NC加工插补误差分析

基于空间曲面共轭原理，建立螺旋锥齿轮的齿面矢量方程，由空间坐标系的变换，确定出刀具相对工件的位置和姿态，实现刀具与工件的相对运动，在综合考虑齿面形状、刀具形态及机床结构等因素的基础上，分析了五坐标螺旋锥齿轮面NC过程插补误差，建立考虑齿面NC插补误差的螺旋齿轮数控加工方法，计算结果与加工实验结果基本一致。     

考虑几何偏心的螺旋铣刀铣削力建模方法

根据铣削刚度可近似表示为刀齿平均切厚指数函数的假设，通过分析几何偏心对螺旋铣刀瞬时切厚、刀齿切入和切出状态的影响，提出一种考虑几何偏心的螺旋铣刀铣削力预报模型和高效算法，还利用最小二乘原理，提出一种识别铣削刚度的方法，数字仿真验证了模型和算法的有效性。     

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。     

复杂曲面的数控加工与仿真技术

数控加工是通过计算机控制刀具做精确的切削加工运动，与传统的机加工工艺有较大的区别。曲面数控加工刀具轨迹的生成，组合曲面的粗、精加工，刀具轨迹优化、干涉处理、切削过程动态仿真一直是在CAD／CAM系统中实现数控编程的关键技术。本文主要介绍数控加工的一般工艺技术和关键工艺要点。主要包括：进刀与退刀工艺规划、粗加工工艺、残留区域加工工艺、精加工工艺和动态仿真。     

闭环型复杂曲面平底刀五轴数控加工螺旋轨迹方法研究

目的 研究复杂曲面刀具轨迹规划方法,以实现闭环型复杂曲面平底刀五轴数控高效加工。方法 针对目前的投影法不适用于闭环型复杂曲面的缺陷,在总结平底刀和螺旋走刀模式基础上,基于闭环型复杂曲面连续封闭的特性,提出一条展开式的投影映射新思路,应用求截交曲线弧长的方法将复杂曲面投影映射到二维平面上,规划完成螺旋曲线后逆映射回复杂曲面,得到完整的螺旋刀具轨迹。结果 采用这种新螺旋刀具轨迹规划方法的加工效率较之UG轨迹规划方法提高了12.36%。结论 基于投影法的闭环型复杂曲面螺旋刀具轨迹生成方法使生成的刀具轨迹连续进给,实现了复杂曲面高速连续切削加工,在保证加工精度的基础上显著提高加工效率。     

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。     

复杂曲面的区域分类与数控加工

据微分几何理论中曲面上点的分类法将被加工曲面分成椭圆、双曲和抛物 3类区域 ,并根据各类区域的法曲率的特征给出了球面铣刀、端面铣刀等刀具的参数选择以及用各种刀具切削不同区域的曲面时相应的步长和行距的定量分析相关的数学模型 ,最后用实例验证了本文所供方法和模型的可行性与可靠性。     

复杂曲面刀具轨迹干涉的消除算法

无干涉刀具轨迹的生成是复杂曲面数控加工编程中十分重要的问题。本文提出了一种基于三角化曲面的刀具轨迹干涉消除的算法。该算法已成功应用于作者开发的CAM系统中,实践表明该算法稳定可靠,效率较高。     

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。     

组合曲面NC加工中刀具干涉的检查方法

分析了组合曲面ＮＣ加工刀具干涉的类型，特性及其产生的充要条件，阐述了刀具干涉的主要检查处理方法。     

数控机床仿真环境的建立及应用

利用VERICUT软件,在PC机上建立了XKA714B/E数控床身铣床的几何模型和控制系统模型,并进行了机床参数设置,在计算机上得到了XKA714B/E数控铣床的虚拟加工环境,建立了数控铣床常用刀具库。用户通过设置毛坯,调用加工程序,即可在计算机上观看到和真实机床完全一致的加工过程,系统可以纪录仿真加工中出现的问题,检查过切、欠切、干涉等问题,并能对加工后的零件与设计实体进行比照,以便用户对数控程序进行修改和对刀具轨迹进行优化。该仿真系统既可以用于初学者有针对性地进行编程训练,也可以用于实际加工中代替试切进行程序校验。     

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.     

微细塑性铣削单晶硅实验研究

为了深入探讨塑性铣削单晶硅的切削机理,对单晶硅进行了微细铣削实验研究.结果表明,合理地设定铣削参数与保证特定的铣削环境都很重要,在这个前提下,可以实现塑性切削,在单晶硅上获得具有完整几何外形的特征,同时表面质量可以达到单纳米级别.     

螺旋转子数控加工的数学建模分析与研究

该文在三维设计制造软件中对大模数少齿数螺旋转子建立了实体模型;将渐开线和摆线螺旋面的形成原理应用在螺旋转子数控加工上分析得出:加工时刀具中心与螺旋面距离在螺旋面法矢方向上与刀具半径成一线性比例,在平行于轴线方向上为一定值;利用渐开线和摆线螺旋面微分几何性质建立了螺旋转子的加工数学模型,对螺旋转子数控加工过程进行了仿真,生成了数控加工代码;最后在立式加工中心对螺旋转子的三维实体建模结果、数控加工仿真过程进行了验证,取得了理想效果。     

微型三坐标数控铣床的设计

为了提高高校及职业技术学校中相关专业的数控教学和工人的数控培训水平,解决使用大型数控机床价格昂贵问题,设计了教学实验型微型数控铣床.借助于Solidworks和Protel等软件对数控铣床的整体结构和控制系统进行了设计,此设计满足了普通数控教学和培训的需求.     

基于数控铣床的工件表面粗糙度建模

目前,切削中表面粗糙度及轮廓的仿真(预测)虽然不少,但是,由于他们所考虑的因素不同、针对不同的加工方法、所用的数学和物理方法不同,所以他们所建立的仿真模型不同,使用范围也是不同的。总之,在这领域内的技术还不是很成熟,特别是在国内,物理仿真还是比较少的。针对这种情况,本文建立了轮廓最大高度Rz与切削参数vf、ae、vc间关系的表面粗糙度预测模型,并进行了实验验证。     

激光铣削物理过程研究

研究激光铣削物理过程,定量分析了喷射物质的反冲压力的大小,建立了激光铣削多余物质的排出物理模型,通过观察熔体喷射状况,并利用高速摄影仪对其喷射过程进行拍摄,验证了激光铣削模型的正确性．在此基础上研究了蒸汽反冲压力和辅助气体对熔体喷射速度的影响,分析了辅助气体压力对激光铣削速率和铣削面质量的影响机理．     

微细切削用小型数控铣床的研制

介绍了一台自主构建的适于微小尺寸零件制造的300 mm×400 mm×500 mm三轴小型数控铣床,xyz工作空间尺寸为50 mm×50 mm×20 mm,全闭环数控系统分辨率为0.05 μm,能实现亚微米级加工精度.该机床关键部件采用高速空气静压电主轴、交叉滚柱支撑的高分辨率超精密滑台、永磁直线电机、CCD显微镜以及基于IPC的多轴运动控制卡,结合优化的插补控制策略及误差补偿机制,能实现三维复杂形面超精密微细切削加工的精度要求.初步调试后的加工试验结果显示,该铣床已经具有加工大深宽比meso尺度三维零件的能力.     

基于磁流变液的薄壁零件铣削技术研究

针对弱刚度、复杂形状的零件在切削夹紧过程中难夹持、易变形的问题,提出了基于磁流变液（MRF）的变刚度柔性辅助支承方法,以获得理想的加工质量。利用磁流变效应的快速、可逆及可控等特性,通过结构设计和磁路仿真,研制了用于薄壁曲面零件加工的磁流变自适应柔性辅助支承装置;建立了以加工形变最小为目标函数的优化模型,对该装置支承单元的数量和位置分布进行优化设计;搭建了铣削试验平台,通过对铣削信号进行测试分析,验证布局优化和励磁电流对加工质量的影响。结果表明,布局优化后的磁流变辅助支承装置随着电流的增加,可以有效地提高系统刚度,减小切削振动响应,改善加工质量。     

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．