基于工况匹配的进给速度动态优化研究

为了提高自由曲面类零件的加工效率和加工质量,提出了一种基于工况匹配理论的进给牢优化方法,以常用的典型工况为基础,进行工况分析、定义,得到基本工况进给优化模型.在刀位点邻域内对被加工的自由曲面类零件进行相应典型曲面结构类型的近似,并根据加工过程中刀位点处的曲率、走刀方向、刀轴矢量等进行工况匹配,得到匹配的工况序列,进行基于工况匹配的进给速度的优化,以达到对自由曲面类零件加工中进给速度优化的目的.     

面向加工效率的曲面刀具路径优化方法

针对曲面数控加工中加工效率低的问题,提出了一种提高曲面类零件加工效率的刀具路径优化方法。首先对刀具路径优化问题进行描述,提出了刀具路径与加工效率的关系模型;再建立了以机床加工效率为优化目标,以主轴转速、进给量、切削功率、主轴力矩、加工行距为约束的优化模型;并根据曲面加工行距和加工质量的影响,对曲面离散化而生成合理的刀触点;利用蚁群算法对刀触点的连接顺序及无重复走刀方式进行优化求解。最后通过案例验证了该方法的有效性。     

基于遗传算法的曲面加工优化双刀具选择算法

针对球头刀加工自由曲面时的局部干涉影响曲面加工效率问题,提出了优化双刀具选择算法。基于曲率模型求取无曲率干涉加工自由曲面的最小刀具尺寸,给出对应不同尺寸刀具划分自由曲面干涉区域和非干涉区域,等面积平面近似曲面计算刀具路径总长度计算方法,基于遗传算法求解由刀具尺寸与刀具路径长度建立的双刀具选择模型。验证实例表明该算法能够显著提高自由曲面加工效率。     

操纵杆注塑模的数控加工

介绍了利用Pro／E软件编制操纵杆注塑模具数控加工程序的过程，分析了操纵杆模具的加工工艺与加工策略，并探讨了Pro／E软件提供的各种制造几何形状在数控加工编程中的应用。在合理建立加工模型的基础上，针对粗加工、半精加工和精加工各阶段的特点和要求，创建了用于粗加工的铣削体积块和用于半精加工及精加工的铣削曲面，通过加工工序的设置规划了各阶段的加工方式，制定了合理的走刀策略尤其是自由曲面的高速加工策略。     

三坐标曲面数控加工的刀具轨迹研究

多坐标曲面加工是数控加工中的关键技术，而刀具轨迹的规划是数控编程的基础和关键。文章从提高曲面加工的精度和效率出发，推导和分析了走刀步长和切削行宽度的计算公式，提出了曲面数控加工编程时刀具轨迹规划的原则，并结合实例进行了轨迹验证。     

五坐标加工步长计算

五坐标曲面加工的理论刀具轨迹是由刀具与零件曲面的啮合关系所确定的非线性连续曲线，由此而得的机床各运动轴的理想联动规律是复杂的非线性关系，但由于目前的CNC在多轴联动控制时，一般只具有线性插补功能，理论的非线性连续曲线只能以一系列小线性段进行离散逼近后，再由CNC机床控制各运动轴作五维线性插补来实现被加工曲面的近似包络成型，由此而导致原理性的加工误差，在数控加工中，刀具在机床坐标系下的运动根据与被加工曲面的相对关系有二个方向，一是走刀轨 迹的方向，称为走刀方向，其在此方向上在一个插补周期内所移动的距离称为走刀步长。另一个是在走刀轨迹增量的方向，称为切削带步长，下面讨论这两个方向刀具的所能够移动的距离与误差的关系和进行计算。     

曲面数控加工精度的研究

分析了影响曲面数控加工精度的因素，研究并提出了从数控程序设计、工艺系统和控制系统等方面提高曲面加工精度的方法。结果表明：数控加工工艺系统特性和数控系统误差是影响加工精度的重要因素，应尽量购置高精度的机床和数控系统，或采用工艺手段，或设置相应补偿参数，由系统自动补偿功能消除；程序设计的优劣也是影响加工精度的主要因素，应从刀具、加工方法、进退刀与走刀方式的选择和刀具路径规划的验证等方面采取措施，以保证曲面加工精度。     

数控加工中自由曲面干涉区域求解算法的研究

质量和效率是自由曲面零件数控加工所追求的一对相对矛盾的目标,本文就解决这一问题的自由曲面零件分片加工方法中的关键问题－自由曲面的干涉区域求取,提出了利用自由曲面的几何信息通过优化和迭代方法进行干涉区域快速跟踪求取的算法,保证了求取的快速,可靠,并通过具体的计算实例验证了算法的有效性。     

覆盖件模具自由曲面的三坐标快速加工算法研究

从覆盖件模具的自由曲面及快速加工的要求出发,提出了几种快速加工空间自由曲面的数控加工算法,针对不同算法的特点,指出了情况下应使用不同的刀轨生成方法,以提高加工速度。     

UG二次开发在三阶切触加工刀位规划中的应用

非球头刀五轴数控加工可以通过调整刀具姿态,使得在刀触点处刀具包络曲面充分逼近理论设计曲面,从而显著提高给定精度下的切削带宽.研究了非球头刀宽行五轴加工自由曲面的三阶切触法,通过UG API几何造型的方法,精确计算切削带宽,并利用UG二次开发实现了平底刀加工自由曲面的刀位规划.算例结果表明该软件系统生成的刀具路径能显著提高加工效率.     

镍基合金Inconel 718薄壁件铣削加工数控程序和切削参数优化

薄壁件加工过程因切削力波动较大可导致切削过程不平稳,需对加工工艺进行优化。建立了镍基合金Inconel718薄壁件铣削加工数控编程优化模型,模型由数控编程、材料数据库和数控加工仿真3个模块组成。在UG中建立工件实体模型,并生成相应NC加工代码;基于Power Law本构方程,考虑材料热力学动态性能和材料分离准则对切削力和切削温度的影响,采用有限元仿真软件AdvantEdge FEM获得镍基合金车削加工的切削力和切削温度等参数;将工件毛坯模型、NC加工代码、材料数据导入Production Module中,对加工过程进行优化。结果表明:利用优化后的数控程序进行加工,可减小切削力波动,有助于改善薄壁件加工过程中的稳定性。     

Integrated tool path and feed rate optimization for the finishing machining of 3D plane surfaces

An integrated approach for the concurrent optimization of tool path and feed rate for the finishing machining of 3D plane surfaces using ball-end milling is presented in this paper. This work is important, as the developed optimization approach is readily applicable to the finishing machining of sculptured surfaces. The concurrently optimized tool path and feed rate correspond to the maximum machining efficiency and satisfy the scallop height and machining error requirements. The cutter feed direction is employed as the optimization variable. For each cutter feed direction, tool path is determined according to the scallop height requirement and feed rate is maximized with the tolerance requirement by using a mechanistic cutting force model for three-dimensional ball-end milling. Optimization results have indicated that the shortest total tool path length, favored by most existing optimization approaches, does not result in maximum efficiency because the corresponding feed rate is often constrained by the specified tolerance. The optimum cutter feed direction is in general not unique but falls within an optimum range in the finishing machining of 3D plane surfaces.     

基于数控加工的复杂曲面误差分析

针对复杂曲面通常采用数控加工方式制造，从复杂曲面的数学模型入手，总结了数控加工误差的种类，分析了三轴数控加工中的种种误差，尤其是其中的非线性误差的产生及其影响因素。文章提出了相应的有效减小误差的控制方法，通过实验及仿真证明，该方法是有效的，为提高复杂曲面加工精度提供了借鉴。     

数控加工轨迹模拟器的研究

轨迹模拟是微机环境下进行数控程序检验的重要环节,它通过对数控程序进行翻译和动态绘制加工刀具运动轨迹,不仅实现了编程出错的检查,而且为系统仿真准备了信息完备、结构统一的轨迹数据。本文以ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ８１０Ｔ系统的双刀架数控车为研究对象,介绍数控加工轨迹模拟器的功能和结构,并着重讨论系统研制方面的关键技术。     

Five-axis milling mechanics for complex free form surfaces

Accurate and fast prediction of machining forces is important in high performance cutting of free form surfaces that are commonly used in aerospace, automotive, biomedical and die/mold industries. This paper presents a novel and generalized approach for prediction of cutting forces in five-axis machining of parts with complex free form surfaces. Engagement simulations between cutter and part are performed precisely along the tool path by a recently developed boundary representation method. Moreover, mathematical model for five-axis milling mechanics is developed for any given solid model of parts with complex free form surfaces. Theoretical simulations and experimental validations show that cutting forces are predicted fast and precisely for five-axis machining of complex free form surfaces.     

模具高速切削数控编程要点

叙述了高速切削数控编程的要点及高速切削对数控编程的具体要求,并详细介绍了高速切削加工中粗加工与精加工的方法与要求。     

基于VERICUT二次开发的粗加工数控代码优化

针对航空钛合金结构件数控粗加工效率低、刀具磨损快、加工过程中切削功率变化较大的问题,基于VERICUT软件二次开发技术进行了粗加工数控代码优化的研究,阐明了常规数控代码编制方法存在问题的原因,给出了识别优化位置的算法和不同情况下数控代码优化的计算方法。测试结果表明：优化后的数控代码加工效率明显提高,刀具磨损程度减小,切削功率变化平稳。提出的优化方法为实现大型航空钛合金结构件安全、高效的数控粗加工技术提供了一种新思路。     

基于VERICUT二次开发的数控加工切削力仿真研究

为解决传统有限元仿真软件在数控加工切削力仿真应用中效率低下的问题,论文介绍了一种基于VERICUT二次开发的数控加工过程切削力仿真的快速实现方法.在VC平台下,利用VERICUT软件提供的二次开发工具Optipath API(optimize path - application programming interface),在数控加工几何仿真完成后即时提取加工过程的切削参数.根据切削力经验模型,通过MFC(microsoftfoundation class)编程开发切削力仿真结果输出界面,得到数控加工过程中切削力数值的变化曲线,实现数控加工过程切削力仿真效率的显著提高.     

圆弧面凹模刃口直边线切割加工工艺设计

利用慢走丝线切割编程原理以及机床上下异形加工功能的特点,实例分析如何采用偏移计算、添加补偿点、上下异形(锥度加工)等加工原理进行圆弧凹模刃口直边的加工,从而获得均匀的圆弧冲孔刃口直边,大大提高凹模刃口的使用寿命,降低模具加工费用,缩短模具制造周期。