大型核电叶片的螺旋磨削刀具轨迹生成

为了提高大型核电叶片的磨削加工效率和改进现有的砂带磨削刀具轨迹生成方法,提出了一种针对组合曲面叶片的六轴联动螺旋磨削方法。该方法根据组合曲面相邻边界曲线与曲面造型提出了叶片砂带螺旋磨削切触点和刀具轨迹的计算公式。基于课题组自主开发的编程系统平台编制了相应的数控编程模块,生成了连续光滑的叶片螺旋磨削加工刀具轨迹。与砂带磨削原有的横向、纵向磨削方式相比,大大减少了叶片磨削过程中的让刀时间,提高了加工效率,降低了生产成本。     

基于组合曲面的叶片仿真造型

为解决叶片数控加工过程中由于叶片缘头曲率较大且易发生突变,造成加工干涉的问题,提出了一种基于组合叶片的多层螺旋线轨迹规划算法。采用组合曲面的方法,将叶片截面线划分为前缘、后缘、叶盆和叶背四个部分,提出了多层的螺旋轨迹算法。利用VERICUT完成了其虚拟仿真,证明该算法能够满足加工要求。     

自由曲面数控加工刀位轨迹生成方法的研究

依据逆向工程中自由曲面造型理论,结合数控编程中等距面法和参数线法,给出了一种较为简便的数控加工刀位轨迹生成方法。     

基于UG的螺旋叶片数控五轴加工

为提高螺旋叶片的加工效率和质量,提出了一种新的综合优化方法.以螺旋叶片高效率、高质量、无干涉五轴加工刀具轨迹为目标,采用UG CAM可变轴曲面轮廓铣的曲面区域驱动方法,选择合适的投影矢量方向和刀轴方向,采用合理的加工工艺、切削用量和优化进退刀,采用自定义的后处理文件生成了相应数控系统的数控代码实验结果表明该零件的加工质...     

自由曲面数控加工动态仿真研究

在VC++6.0平台上采用OpenGL技术开发一种自由曲面数控加工过程仿真系统。该系统可根据自由曲面的不同造型,规划出适当的刀位轨迹,生成G代码;实现交互控制,完成设计曲面的成型加工,并动态显示加工路径。     

鼓形砂轮周磨自由曲面刀位算法

对采用鼓形砂轮周磨自由曲面的刀位计算进行了研究。为了提高加工效率，提出了一种基于避免加工中砂轮和工件曲面局部干涉的鼓形砂轮几何参数的优化方法。在刀位计算中，砂轮被限定在摆刀平面中旋转；离散鼓形砂轮表面，计算采样点到工件曲面的有向距离，获得当前刀位的加工误差分布和加工带宽；以砂轮轴和工件曲面最小法曲率方向的夹角为优化变量，以当前刀位的加工带宽的最大化为优化目标，用格点法进行了鼓形砂轮周磨自由曲面的刀位优化。利用UG二次开发技术编程，生成了Bezier曲面的加工轨迹的计算实例，验证了所提出的砂轮几何参数和刀位的优化算法。     

自由曲面数控刀位轨迹生成方法的实验研究

依据逆向工程中自由曲面造型理论,结合数控编程中等距面法和参数线法,给出了一种较为简便的数控铣削加工刀位轨迹生成方法.在此基础上用VC开发一个基于Microsoft Windows系统的小型CAM软件,实验验证系统运行稳定.     

基于Z-Buffer理论的三坐标无干涉刀位轨迹的生成

针对当前无干涉刀位轨迹生成算法存在的问题，提出一种基于Z-Buffer理论的用于三坐标加工的无干涉刀位轨迹生成算法。该算法已成功地应用于洗衣机波轮、水轮机叶片等复杂曲面零件的NC加工。实践证明该算法具有可行性，计算方法简单，并且能很好地解决干涉问题，对于在三坐标加工中的刀位轨迹生成具有很高的实用价值。     

基于机床运动学约束球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法

针对目前航空发动机叶片进排气边加工精度和表面质量较差的问题,提出了一种基于机床运动学约束球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法。建立刀位优化变量与刀位数据之间的关系方程,同时建立刀位数据与机床回转轴角度之间的运动变换方程,从而推导出刀位优化变量与机床回转轴角度之间的关系方程。通过求解上述方程得到球头刀多轴加工复杂曲面的刀轴矢量计算公式。在此基础上,给出球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法和刀轨生成方法。同时,以某航空发动机叶片为例,分析了本文算法和Sturz算法对机床回转轴角度的影响。分别利用本文算法和Sturz算法生成该叶片进气边加工的刀轨,并在五轴数控机床上进行加工试验。试验结果表明,该算法能够避免加工过程中机床回转轴的大幅波动,使机床轴运动更加平稳和光滑,从而提高曲面的加工质量和加工效率,具有一定的实际应用价值。     

基于Z-buffer的组合曲面圆环面刀具加工方法

为解决组合曲面五轴加工问题提出一种基于计算机图形学Z-buffer技术的圆环面刀具刀位生成算法。首先借助Z-buffer技术确定刀位计算的检测区域,然后在保证圆环面刀具和检测区域不干涉的前提下调整刀位,使刀具端面和模型曲面充分贴合,从而得到更宽的加工行宽。算法充分利用计算机硬件的快速高效性,直接对加工检测区域内的点进行读取和存贮,避免复杂的搜索和迭代过程。算法过程中集成对刀位干涉的检测和避让,可直接生成无干涉的刀位数据。刀位算法计算过程使用曲面的多面体信息,适用于以裁剪曲面为元素的组合曲面模型的无干涉刀位的计算。针对某组合曲面模型进行刀位计算和仿真,仿真结果相比传统的球头刀加工算法效率提高了10倍。最后对生成的刀轨进行了实际加工试验验证。     

一种带缘头避让的叶片高效螺旋加工方法

针对航空发动机叶片螺旋铣加工中前后缘处刀位点密集、刀轴矢量变化剧烈而导致的过切等问题,本文提出了一种带缘头避让的叶片高效螺旋加工方法。在叶片螺旋加工中,只有叶盆和叶背曲面参与切削,缘头曲面从螺旋加工过程剥离并对其实施单独处理。为实现螺旋加工中缘头部分的避让,本文利用三次非均匀B样条曲线给出了避让曲线的构造方法。切削实验结果表明,本文方法可有效提高航空发动机叶片的加工效率,并能有效保证缘头处的加工质量。     

磨粒辅助EDM与ECM复合加工技术

微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)的快速发展与产品微型化的发展趋势对微细结构表面(包括微孔、微槽和微棱柱/锥等)的加工质量提出了更高的要求,为了提高微细结构表面的加工质量,提出一种磨粒辅助放电加工(Electrodischarge machining,EDM)与电化学加工(Electro chemical machining,ECM)复合加工新方法,通过建立微加工模型分析了该方法的加工机理,搭建了微加工试验平台,并进行了工艺参数优化研究,采用直径500μm和75μm的钨电极在SUS 304不锈钢上分别进行了微盲孔和微通孔加工试验研究,结果表明,在所用的EDM、EDM与ECM复合加工和磨粒辅助EDM与ECM复合加工三种方法中,磨粒辅助EDM与ECM复合加工方法获得的表面粗糙度(Ra15 nm)最高,因此该方法是微细结构表面高效和高质量加工的最佳方法之一。     

A novel spiral machining approach for blades modeled with four patches

This paper aims at developing a novel spiral machining technique for four- or five-axis milling of blades. The main contributions are twofold. First, detailed algorithms are presented to model the blade surface with the idea that it can be separated into four patches, i.e., the pressure surface, the suction surface, the leading edge surface, and the trailing edge surface. The G¹ continuity across the boundary of each patch is considered. Second, based on the four patches modeled, the key routine of a new spiral machining method is further addressed in detail. It is carried out by machining the pressure and suction surfaces actually whereas passing by the leading and trailing edges in air cut. Experimental results show that the proposed methods can improve the machining quality and avoid overcut near the leading and trailing edges.     

螺旋锥齿轮数控加工中刀盘误差的补偿

在进行螺旋锥齿轮数控加工过程中,用直廓截形代替盘状铣刀刀刃理论截形所产生的偏差会影响螺旋锥齿轮齿面加工精度。针对该问题,分析了螺旋锥齿轮数控加工原理,并在此基础上建立了从刀刃到形成齿面的数学模型;依据空间啮合理论计算盘状铣刀刀刃实际截形,分析并建立了盘状铣刀刀盘半径偏差与齿面误差的关系;进一步推导出刀具实际截形误差的计算过程;最后根据螺旋锥齿轮的加工原理对刀具的误差进行了补偿计算,并对补偿结果进行了仿真实验验证,证明了该算法的可靠性。     

环形刀宽行加工圆弧过渡区域算法的研究

基于广域曲率吻合原则,研究了利用环形刀侧铣加工组合曲面圆弧过渡区域的新方法。首先建立环形刀的几何模型,通过调整刀具姿态角,使刀具表面和工件表面在不发生干涉的条件下实现密切接触。通过迭代判断使下行刀轨的驱动线和当前刀轨在精度范围内搭接,实现刀轨的合理编排。最后,以某航空发动机叶片为例计算了刀轨。结果表明,该算法能够精确地加工出圆弧过渡曲面,刀轨之间的没有明显的残高,加工效率较球头刀提高了5倍。     

面向特征库的整体叶轮刀轨规划方法

针对整体叶轮曲面曲率变化大、流道为特殊型腔的特点,提出了一种面向特征的刀轨规划方法。分析了整体叶轮加工型面的特征及加工难点,建立由叶片、流道、进出水边、叶根等不同型面刀轨构成的特征库。设计叶轮加工型面与特征刀轨库间的匹配规则,开发了整体叶轮加工型面特征刀轨规划系统。算例仿真表明,该方法可有效减少叶轮加工曲面的刀路数量,提高整体叶轮自由曲面叶片的加工质量和效率。     

Error prediction and compensation based on interference-free tool paths in blade milling

We propose a method which uses interference-free tool paths to predict and compensate for deformation error during the spiral milling of blades. Firstly, a finite element simulation of the blisk blade milling process was conducted using an interference-free spiral milling NC machining tool path based on the curvature attribute of the blade twisted surface, observing the variation in blade milling error under different processing parameters and yielding a surface quality variation law. Next, the model was corrected by combining this error prediction data with precision design requirements, and a blade deformation error compensation scheme was suggested. Finally, an interference-free processing program containing the error compensation information was applied to carry out another blade milling simulation and a blisk milling experiment. The results showed that both the blade deformation error and the surface quality satisfied design requirements, while the accuracy of the simulation was verified.     

开式整体叶盘四坐标侧铣开槽粗加工轨迹规划

为了提高开式整体叶盘的粗加工稳定性，在粗加工阶段，提出采用将自由曲面蜕变为直纹面的方式简化开式整体叶盘通道开槽加工的难度，实现稳定切削。讨论了直纹面逼近自由曲面的算法，提出了一种新的刀轴矢量计算方法，并基于直纹面给出了开式整体叶片通道四坐标侧铣粗加工数控编程方法，规划出了无干涉的刀位轨迹。实例验证表明，采用该方法可快速有效地实现开式整体叶盘的开槽粗加工，并可提高开式整体叶盘加工中的稳定性。