自由曲面数控加工混合刀具路径生成算法研究

为了解决自由曲面数控加工中大量微小直线段逼近刀轨曲线带来的加工效率低,切削不平稳,加工表面光洁度差等问题,提出一种由直线段和B样条组成的混合刀具路径生成算法,包括多准则刀位分段点识别法和主特征点自适应拟合法。多准则刀位分段点识别法首先通过点距准则提取刀具路径中的长直线段分段点,其次采用K-cosine和三点构圆准则对拐角分段点进行一次和二次筛选,最终得到刀位点列所有分段点。主特征点自适应拟合法根据离散刀位点的曲率信息提取主特征点作为初始拟合点集进行B样条曲线的最小二乘拟合,通过对拟合误差的判断自适应地添加主特征点,不断迭代该过程找到目标曲线。实验表明:所提出的多准则刀位分段点识别法能够准确识别刀具路径中的分段点,主特征点自适应拟合法在控制顶点数以及计算效率上均优于传统递增法,生成的混合刀具路径在自由曲面数控加工中有效可行,具有一定理论意义和工程应用价值。     

自由曲面等误差数控加工刀轨生成方法

等误差刀轨的逼近误差等于设定的最大允许值(阈值),步长达到了理论最大,能够有效提高数控加工的进给速度和平顺性,为了对自由曲面高效地生成满足精度要求的等误差刀轨,提出以几何距离驱动刀触点调整的等弓高误差刀触点迭代搜索方法,提出以刀具切削包络面与刀触点轨迹线之间的最大距离作为逼近误差、采用自适应离散法进行计算的方法;然后以等弓高误差刀触点的刀位点作为初值,提出步长自适应调整迭代的等误差刀位点计算方法;最后对算例计算出等误差刀轨验证了算法的可行性,所有刀位点的逼近误差均位于指定的阈值邻域内,满足了等误差要求,与常用的步长筛选法相比,计算时间更短、刀位点更少。     

Akima刀位轨迹的递推式拟合算法研究

在数控加工中,通常用小线段表达刀位轨迹,会导致刀位点庞大且轨迹不平滑。基于Akima曲线具有光顺连接且端点连接处保证G1以上连续,将刀位点拟合成Akima样条曲线,提出了Akima刀位轨迹的递推式拟合算法。该算法可概述为:在刀位点数大于三个的前提下拟合首段Akima样条曲线,保留并延用段末刀位点的切线矢量以保证拟合曲线的凸凹性,然后以该段段末点为下一段的起点,在相邻刀位点间利用弧长参数化计算下一个刀位点的切线矢量,进而生成一段Akima样条。同样延用该段段末刀位点的切线矢量并作为下一段的起点,在相邻刀位点间以递推式拟合生成Akima样条曲线,以此循环至终点。利用UG软件生成了内含388个刀位点的文字模型,通过Matlab编程和仿真实验,以拟合曲线总弧长为评价参数,验证了算法的有效性。     

自由曲面参数线加工算法

从工程实际应用出发,提出了一种适合裁剪NURBS曲面加工基于参数线的刀轨生成算法。在曲面的参数线上规划刀位规划,将曲面用三角片离散逼近,利用刀具曲面与三角的几何相关性进行了干涉检查及刀位修正。实践表明,算法速度快、稳定性好。     

椭圆曲线回转类零件NURBS插补算法研究

针对激光熔覆加工中椭圆曲线回转类零件,提出了利用NURBS曲线直接对椭圆曲线零件拟合、插补的算法。在NURBS曲线建模的理论基础上,利用一阶泰勒展开式对插补点进行迭代运算,结合可控弓高误差插补理论,对刀轨曲线进给速度进行了规划。插补加工实例说明,对于椭圆曲线回转类零件,所提出方法满足加工精度要求,达到了预期的加工目标。     

基于加速度约束等残留高度刀轨生成算法

针对传统的等残留高度刀轨规划算法加工自由曲面时刀轨不光顺问题,提出了一种基于加速度约束等残留高度刀轨生成算法。通过判断同一条刀轨相邻刀触点之间的平均加速度来调整不符合加速度条件的刀触点,从而保证刀具轨迹的光顺性。基于该算法利用VC++6.0和UG OPEN/API二次开发平台编写程序。对拟合自由曲面得到的参数曲面进行处理后,并在UG(Unigraphics NX)CAM模块进行刀路模拟。结果表明,该算法有效的改善了刀具轨迹的光顺性,得到了理想的效果。     

基于数控刀轨修正的拉延模具研配型面加工方法

提出了一种修正数控刀轨的方法，能直接加工获取汽车覆盖件拉延模具的研配型面，该方法首先基于传统的等间隙型面编制数控加工刀轨，并提取出刀轨中的刀位点和刀触点，同时应用冲压仿真模拟获得零件厚度分布情况。然后求解出刀触点连线、刀位点与成形零件单元网格模型的交点，通过插值计算获得交点处零件的厚度值，并与原始板料厚度进行比较获得厚度变化值，并将该点的厚度变化值作为刀位点修正的依据进行计算，获得新刀位点坐标后写入原刀轨文件进行刀位点坐标替换，从而获得可以直接加工研配型面的新刀轨。通过一个阶梯型零件的两个凹模加工后的成形试验及模具型面的着色转移图对比，表明该方法可以实现模具研配型面的直接数控加工。     

整体硬质合金铣刀加工航空用2A90铝合金工艺研究

设计一组切削实验,分析使用硬质合金刀具切削航空铝合金时,工艺参数的改变对工件表面质量和加工效率的影响。实验结果表明:对于铝合金切削,刀具几何角度宜采用较大的前角和螺旋角组合以获得较高的加工表面质量;提高切削速度可以提高加工表面质量和加工效率,增大进给量则会降低工件表面质量;环切式刀轨加工效率高,加工表面质量差,一般用于粗铣或半精铣,往复式刀轨加工效率低,加工表面质量好,一般用于精铣。     

NURBS曲线自适应插值拟合算法

针对从DXF文件中构造的NURBS曲线,提出了一种曲线的自适应分解算法.该算法结合了NURBS曲线的形状信息,通过计算比较插补点的曲率半径与给定阈值的大小,以决定当前插补类型为直线段或是圆弧段,在满足加工精度的前提下,采用伸缩步长法使得拟合的区间尽可能大.经实际运行表明,此方法拟合的加工程序段少,能简化数值计算和编程,减少数控机床的预处理时间.该算法具有通用性,为其他曲线的插值拟合也提供了一种有效途径.     

外壳型芯的工艺优化及数控加工

为提高外壳凸模的加工质量和生产效率,在分析零件特点的基础上,通过精细划分切削区域,采用不同的加工方式高效的切削工件,减少加工时间;在精加工先加工底面后加工侧面的基础上,提出了底-侧面结合处增加0.01~0.02mm让刀设置,使刀具底刃和侧刃不同时参与切削,在提高零件表面质量的同时还能保护刀具。最后以UG NX9.0为软件平台,合理设置各项加工参数,生成了外壳凸模刀具路径,利用仿真加工,检验刀轨的可靠性,实践结果表明:通过此种工艺加工的零件,其表面质量和加工效率得到有效提高。为工程中同类零件的数控加工提供借鉴。