磨牙牙冠的模型重构与CAM工艺研究

以口腔修复中具有代表性的磨牙冠为例,利用逆向重构技术,首先对其复杂的型面结 构进行反求测量获得磨牙冠的点云数据,然后基于点云数据重建零件模型和完成再设计。结 合理论分析、仿真和实验的方法分析其加工工艺性,从而合理的选择铣削参数以减少加工过 程中由于切削力导致的刀具及工件变形对工件加工质量的影响,和由于刀具和零件的颤振变 形导致的加工误差。针对该零件的特点,生成合适的数控刀轨、加工出实物,检测表明符合 设计要求。该分析方法对同样复杂的零件的加工具有参考价值。     

基于点云的超精密铣削加工三维表面形貌仿真

基于刀刃扫掠点点云方式,提出一种超精密加工三维表面形貌模型.通过对加工部分刀刃在加工过程中的运动学描述,将三维表面形貌用离散点云数据表达.根据加工曲面信息和采样点数目对仿真区域进行划分并建立随动包容盒,对包容盒内数据进行数值分析和空间变换计算以获得工件三维表面形貌.算法仿真与表面轮廓仪测量结果表明：该仿真算法能够表征超精密铣削加工下工件表面双向残留高度特征,并体现出刀具切入相位角对表面形貌的影响,为三维表面形貌超精密加工提供了一种新的思路.     

非圆车削中刀具运动实现方法

为了分析非圆车削过程中切削速度和刀具工作角度变化对工件加工质量和刀具使用寿命的影响,建立了非圆车削切削速度和刀具工作角度的数学模型。以椭圆截面活塞和盘形凸轮零件的车削为例,定量分析了刀具工作角度随零件非圆截面周向位置变化的规律。结果表明:非圆车削刀具运动形式取决于零件非圆截面径向尺寸变化范围。提出了非圆车削中的刀具复合运动及其实现方法,设计了一种具有径向往复移动和摆动的刀具驱动机构,适于车削凸轮等零件,可保证最佳的刀具工作状态。     

数控加工在铅笔盒模具制造中的应用

<正>数控加工是根据零件图样及工艺要求等原始条件编制零件数控加工程序,输入数控系统,控制数控机床中刀具与工件的相对运动,从而完成零件的加工。首先要将被加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化,即将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程中主轴速度和进给速度的变换、冷却液的开关、工件和刀具的交换等控制和操作,按规定的代码和格式编成加工程序,然后将该程序送入数控系统,此时可自动完成零件加工。     

振动参数对金刚石切削不锈钢零件影响规律研究

为减轻金刚石刀具的磨损,提高工件表面加工质量,采用超声振动的方法切削不锈钢零件．研究了不同振动参数对工件表面粗糙度和刀具磨损量的影响规律．对刀具的振动频率和振幅的影响进行了理论分析．在精密车床上进行了金刚石刀具超声振动切削不锈钢零件的加工实验．结果表明：振动参数对工件表面粗糙度和刀具寿命有较大的影响．在一定条件下,振幅越小,加工表面粗糙度越大,刀具磨损越快;振动频率越高,加工表面粗糙度越小,工具磨损越轻．     

薄壁零件铣削加工系统动态特性测试与分析

为预测薄壁件的铣削加工稳定性,采用有限元模态分析方法和试验模态分析方法,分别分析刀具子系统和工件子系统的动态特性.根据薄壁零件的振型模态,划分表示工件在加工过程中动态特性变化的不同加工阶段、选取能够在刀具切削位置激起振动位移的高阶动态频响模型作为预测切削稳定性的有效振型.对于薄壁零件的铣削加工,建立由刀具子系统和工件子系统相互作用的、考虑加工阶段并取决于有效振型的加工系统结构传递函数.稳定性预测结果与试验结果基本相符,证明系统传递函数的测定精度较高.     

基于CAXA数控车的建模及编程应用

CAXA数控车具有CAD软件的强大绘图功能和完善的外部数据接口,可以绘制任意复杂的图形,可通过DXF、IGES等数据接口与其它系统交换数据。CAXA数控车具有功能强大、使用简单的轨迹生成及通用后置处理功能。本文首先指出了数控加工工艺技术和CAM软件及程序验证软件应用技术在数控加工中的重要地位,然后对典型零件进行了工艺分析和利用2008CAXA数控车进行了零件加工模型的建立、刀具轨迹的生成,最后生成了G代码,为今后数控加工程序编制和CAXA软件应用技术具有一定的借鉴作用。     

基于STL实体模型离散化的数控加工仿真研究

数控加工仿真就是利用计算机仿真技术对数控加工代码进行验证,模拟刀具、工件几何体、加工环境、刀具路径和材料去除的过程,消除因程序误差而导致的机床、刀具、夹具损坏及零件报废等,提高加工的效率.然而,由于仿真过程中所用毛坯、刀具的数据量过大,使得仿真的速度很慢.为了解决这一问题,使用UniGraphics软件生成STL(Stereo lithographic)文件,通过VC跨平台调用STL文件,最终将其离散化为仿真系统所需数据,大大加快了后续仿真的速度,同时,使用STL文件可以增加系统的可扩展性.     

复杂曲面工件的数控加工──CA141汽车6102型发动机活塞裙部曲面加工的研究

本文针对CA141汽车6102型发动机活塞裙部曲面的数控加工问题对复杂曲面零件的数控加工问题进行了理论研究和试验研究．使用“三次样条插值法”、“牛顿分段插值法”、“拉哥朗日分段插值法”等数学方法建立了零件加工面的数学模型以及刀具刀尖加工轨迹的数学模型,并进行了误差分析及比较．在理论建模的基础上进行数控切削试验,从而得出一些复杂曲面工件数控加工的结论．     

铝合金薄壁铸件壳体机加工工艺研究

铝合金薄壁铸件壳体在航空、航天等领域有着广泛的应用,其加工性能好,但结构复杂、硬度低、刚性差、加工时易变形、加工质量难以控制,因此铝合金薄壁壳体的加工一直是机械加工的一个难点。为解决这些问题,首先对残余应力、刀具角度、工件装夹、零件材料这些影响其变形的主要因素进行简要说明和分析;然后针对这些变形因素,提出加工工艺要求。主要包括:对加工刀具及其轨迹进行优化,以提高加工效率改善加工质量,选则合适的刀具材料,增大刀具前角、后角,减少切削时刀具与工件之间产生的摩擦力及切削应力;利用辅助设施、分序过程的间隙进行应力适放以减少加工过程造成的变形;卡具的优化,与零件面接触、受力均匀、避免变形;精车三要素切削深度、速度、走刀量的限定。采用以上工艺加工,可有效减少铝合金薄壁壳体变形,从而满足设计要求。     

复杂曲面薄壁叶片点铣加工弹性变形预测

针对复杂曲面薄壁叶片点铣加工刀位的特点,建立了平均铣削力预测模型,利用多因素正交试验法对铣削力系数进行了标定,并验证了该模型的正确性.在此基础上,考虑了铣削力与弹性变形之间的耦合效应,提出了复杂曲面薄壁叶片点铣加工过程中弹性变形量计算的迭代格式,并利用Matlab和Ansys集成实现了薄壁叶片在各刀触点处弹性变形量的计算.试验结果表明,弹性变形预测值与实际加工测量值之间的最大偏差为27.255 μm,最小偏差为2.001 μm,平均偏差为11.164 μm,预测结果与实际结果十分吻合.     

球头铣刀加工钛合金零件的铣削力特性

在钛合金的铣削加工过程中,切削力特性将对零件的最终加工质量有重要的影响.对用球头铣刀铣削钛合金工件的切削力特性进行研究.首先建立了用球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的切削力数学模型,并通过编写程序求解得出了瞬时切削力及其变化规律;其次建立了球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的有限元仿真分析模型,获得了铣削过程中铣削区域的应力场、温度场等;最后设计并完成了切削力测试实验,将得到的实验数据进行了正交分析.结果表明切削参数对平均铣削力影响程度大小的顺序为:轴向切深、每齿进给量、径向切深和主轴转速.     

超密齿面铣刀的铣削力波动特性及其影响

提出了一种超密齿面铣刀概念,并推导了x和y方向的铣削力计算模型,分析了超密齿刀具铣削力及其波动规律.结果显示:随刀具的转动铣削力呈锯齿状变化,x向铣削力波动呈现两个山峰状,在三齿同时参与切削时波动最小.y向铣削力波动随初始切入角的增大先增大后减小,对比发现超密齿刀具铣削力波动远小于疏齿刀具.提出用单位体积材料所需切向铣削力大小来评价超密齿刀具和疏齿刀具性能.通过超密齿面铣刀的铣削实验验证了铣削力计算模型,并发现铣削力波动是影响工件表面粗糙度的因素之一,同时也反映出超密齿刀具的加工优越性.     

21″铣刀盘内外刀片刃磨夹具体的设计

弧齿锥齿轮是减速箱中的重要零件,其轮齿是用圆形端铣刀盘切制的,对于直径较大的铣刀盘的刀头是镶在刀体上的。在切削过程中,刀片不断磨损,需要及时刃磨铣刀片的前面,以保持刀片切削刃口的锋利。通过对夹具体的锯齿状角度设计可以实现在平面磨床上对铣刀头刃磨,以保证铣刀头具有良好的前角。     

铣削表面微观几何形貌仿真方法研究

通过表面微观几何形貌仿真,可以预测被加工表面粗糙度,为合理选用切削用量提供科学依据。以常见的球头铣刀、面铣刀、圆柱铣刀为例,研究了铣削表面微观几何形貌仿真建模方法,开发了相应的仿真软件系统。通过仿真分析与实验结果对比,证明所建立的仿真系统是可行、有效的。     

面向球头铣刀多轴铣削加工的铣削力系数辨识

提出了一种适用于球头铣刀多轴铣削加工的铣削力系数辨识方法.首先,将剪切力系数考虑为轴向位置角κ的多项式函数,推导了基于平均铣削力的铣削力系数辨识模型.然后,设计了多组刀具轴线与工件表面夹角不同的槽切铣削实验来实现铣削力系数辨识,以保证通过实验辨识得到的铣削力系数包含了球头铣刀不同姿态切削对铣削力的影响因素.最后,通过实验验证了该方法的正确性和可靠性.实验结果表明,该辨识方法相比于基于瞬时铣削力的辨识方法具有更好的抗干扰能力和更高的辨识精度,适用于球头铣刀多轴铣削加工的铣削力预测.     

基于无瞬心包络法的偏心螺杆成型铣刀研究

根据偏心螺杆的形状和特征参数,建立了偏心螺杆的螺旋曲面方程;基于无瞬心包络法,从成型铣刀与偏心螺杆的相对运动关系出发,依据成型铣刀与螺杆的啮合条件,建立其接触线方程.由接触线围绕铣刀轴线回转形成回转面的轴向截形,推导出铣刀刀刃的廓形方程.进一步分析了成型铣刀用钝重磨后引起加工误差的原因,以阿基米德螺线为基础建立铣刀的齿背曲线方程,得到具有恒定后角的铣刀廓形方程.仿真结果表明,成型铣刀的廓形与偏心螺杆螺旋曲面吻合良好,设计的成型铣刀廓形方程符合加工要求.     

圆弧曲面加工铣削力预报解析模型

为了控制在多轴机床上对圆弧曲面进行精确的铣削加工,建立了铣削力解析模型。在加工过程中为了保证加工的精度,铣刀与被加工表面之间保持垂直,这就造成了瞬时未变形切屑厚度在铣刀轴线方向上是一个变量。因此圆弧曲面铣削加工是一个动态切削过程。将铣刀沿轴线方向划分成若干微段,每个微段的切削看作一个稳态切削,根据已有的稳态过程铣削力模型,可以得到在每个微段上单位铣削力模型,然后沿轴线方向积分得到圆弧曲面铣削加工铣削力解析模型。通过实验,验证了该模型的有效性。     

Tool path generation and simulation of dynamic cutting process for five-axis NC machining

Five-axis NC machining provides a valid and efficient way to manufacture the mechanical parts with complex shapes, which are widely used in aerospace, energy and national defense industries. Its technology innovations have attracted much attention in recent years. In this paper, the state-of-the-art techniques for five-axis machining process planning are summarized and the challenging problems are analyzed from the perspectives of tool path generation, integrated geometric/mechanistic simulation and machining stability analysis. The recent progresses in accessibility-based tool orientation optimization, cutter location (CL) planning for line contact and three-order point contact machining, shape control of cutter envelope surface and milling stability prediction are introduced in detail. Finally, the emerging trends and future challenges are briefly discussed.