内螺旋曲面包络刨削加工位置的计算研究

针对多头内螺旋曲面加工难度大的问题,介绍了一种包络刨削内螺旋曲面的新方法,研究了精确确定刨刀加工位置点的计算方法,并利用MATLAB软件,计算出刨刀的理论加工位置,为实现内螺旋曲面的数控刨削加工提供了理论基础.     

多自由度铣削螺旋曲面的变安装角问题研究

针对国内复杂异形螺杆加工现状,基于盘铣刀无瞬心包络理论率先提出多自由度变安装角数控铣削复杂异形螺杆的螺旋曲面,建立了它的计算模型;它使空间编程问题归结到平面上,减少模型造成的计算误差,提高了刀位点计算准确性,大大改善螺杆数控加工的精度;减小了刀具与工件发生干涉的概率,扩大螺杆的加工范围.     

复杂螺旋曲面铣削加工刀具的廓形设计

针对螺杆压缩机第三代型线的特点,研究用于螺旋曲面加工的铣削刀具的廓形设计.文章依据刀具回转面与螺旋曲面的包络原理,以用于螺旋曲面加工的铣削加工刀具--盘形铣刀的设计为研究对象,采用微分几何曲线曲面的构建方式,首先建立了螺旋曲面的特性方程,然后根据刀具与工件的接触条件建立接触线方程;提出了加工螺旋面用盘形刀具廓形设计的基本理论和方法,并通过实例验证了盘形刀具设计的理论计算公式.结果表明,铣削加工螺旋曲面的盘形刀具截形设计的关键是建立接触线方程,借助Matlab软件进行数值运算而求出刀具廓形的坐标是精确的,且能够满足产品设计要求.     

基于误差分析的复杂曲面可侧铣判定方法研究

基于复杂曲面侧铣加工误差计算,提出了一种曲面能否通过侧铣实现高精度加工的判定方法,该方法适用于任意直纹和非直纹曲面。侧铣加工误差为待加工理论曲面与刀具运动包络曲面之间的距离,在此基础上,应用整体最优刀具路径下的最大几何偏差进行曲面可侧铣判定依据。数值仿真算例表明:该方法不仅能够有效地判定曲面能否侧铣,同时能够输出满足误差要求的最优刀具路径,加工实验也表明该方法能够极大地提高加工效率。     

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。     

锥形螺旋叶片参数化建模与五轴刀路生成

根据锥形螺旋叶片的形成,推导出锥形等螺距螺旋线参数建模所用公式,应用CAD软件绘制出螺旋线,通过单截面线双导动线“扫掠”的方法生成螺旋泵所需的螺旋曲面。对叶片进行加工工艺分析,应用多轴加工软件HyperMILL进行五轴加工工艺规划,选择合适的五轴加工机床、叶片五轴数控加工方法、加工刀具、装夹定位方式、设定五轴高速加工工艺参数,生成螺旋叶片粗加工和精加工的五轴高速加工刀具路径和机床加工代码,有效地减少了加工步骤,提高了螺旋叶片的加工表面质量和加工效率。     

四元数法改善复杂曲面5轴加工精度研究

提出一种新的刀具轴向设计方法,通过使用四元数法进行刀具轴向规划,以解决曲面5轴数控加工中刀具轴向过度依赖曲面几何特征,造成刀轴剧烈变化所引起的切削恶化问题.在被加工曲面上可能发生过切的区域,指定刀具轴向,再由指定的轴向,直接计算出其他位置的轴向,并与其他刀具轴向设计方法进行对比.实际应用结果表明:采用该方法可以很好地提高复杂曲面切削精度、效率,避免过切.     

高速走丝线切割三轴联动加工多维复杂直纹面的研究

为了解决生产工程中的一些实际零件的加工问题，本文研究并设计了一个双ＣＰＵ插补控制的三轴联动控制系统。应用该三轴联动控制系统，作者加工出了螺旋形棱台、螺旋形宝塔、窄螺旋槽挠性联轴节和正（余）弦曲线浪型垫圈冲模等多维复杂曲面。这种控制系统的研制成功，大大扩展了现有国产线切割机床的工艺应用范围。     

单螺杆压缩机转子螺杆数控加工技术研究

单螺杆压缩机是继活塞式压缩机之后的新一代压缩机.转子螺杆与星轮构成其特殊的螺旋啮合副,其啮合精度直接影响该压缩机的工作性能.本文通过分析单螺杆压缩机螺旋啮合副的啮合过程,研究了转子螺杆空间螺旋曲面的加工方法,提出了利用棒铣刀一次包络加工出螺杆螺旋槽曲面的数控加工方法.该加工方法研究的成功可以提升国内压缩机行业的制造水平及生产效率,实现批量生产.     

基于CATIA平底铣刀五轴数控编程技术研究

在五轴联动数控加工中,通常采用球头铣刀进行曲面的加工,但是对于双曲面加工,球头铣刀的加工效果较平底铣刀有所不足,因此需要采用平底铣刀来替代球头刀具进行双曲面的加工。但是采用平底铣刀加工双曲面时,由于曲面各处曲率的变化导致刀路轨迹的规划复杂而且困难,而大大影响其在加工曲面中的应用。对此,研究利用平底铣刀的五轴数控联动机床加工双曲面时的刀路轨迹,通过计算得到刀路轨迹的刀位点,设计出利用平底铣刀的五轴数控联动机床加工曲面的刀位轨迹规划方法。结果表明:该方法改善了五轴数控加工中球头铣刀的不足之处,提高了曲面加工的加工质量、加工精度和加工效率。     

基于展开轮廓三轴代码转换的轴类零件四轴加工研究

以具备复杂展开轮廓外圆柱面的轴类零件为研究对象，针对复杂展开轮廓外圆柱面四轴数控加工代码生成的不稳定、耗时长及效率低的问题，研究其展开轮廓三轴代码转换四轴代码的方法。基于四轴数控机床结构及运动控制机制，分析UG软件中复杂展开轮廓外圆柱面的数控代码生成方法。研究复杂展开轮廓三轴代码的刀位坐标与四轴代码的数据转换关系，开发轴类零件外圆柱面展开轮廓的四轴代码转换软件。通过UG及所开发代码转换软件，生成轴类零件复杂展开轮廓外圆柱面的四轴数控加工代码，并于Vericut软件中仿真验证。测试结果表明：所研究方法可直接实现轴类零件复杂展开轮廓外圆柱面的四轴数控代码生成，具备稳定性与速度效率的优势。     

Mathematical model and sensitivity analysis for helical groove machining

In any drill design, the helical groove shape plays a key role in ensuring an adequate flute space and an efficient chip removal capability. Moreover, the shape of the helical groove determines the principal drill angles. This study establishes a mathematical model of the helical groove and conducts a sensitivity analysis for helical groove machining performed on a 6-axis tool-grinding machine. Combining homogenous coordinate transformation and conjugate surface theory, a kinematic model is developed to facilitate the design of the helical groove shape (a direct problem). In determining the tool profile required to generate a desired helical groove (an inverse problem), this study exploits the condition that the common normal at the contact point between the tool and the helical groove surface must intersect the axis of the tool. The sensitivity of the helical groove profile with respect to the machining parameters is investigated. Finally, numerical examples are provided to demonstrate the validity of the developed models and algorithms. The numerical results reveal that the current design and sensitivity analysis methodology is comprehensive, simple and applicable to a wide range of helical groove machining applications.     

多股螺旋弹簧加工机床数控系统的研究

针对多股螺旋弹簧加工的主要特点，采用数控系统进行精密加工成型控制。通过四轴联动的无级速度匹配，克服了传统挂轮传动的分级速度控制的缺点，使数控加工机床能够加工任意结构参数的三层有芯多股簧。开发了张力控制器控制多股簧拧索过程的各股钢丝的张力平衡，使用蓝牙技术实现了PC机与整个旋转拧索过程的通讯。整套系统采用上位计算机＋PLC的结构，具有良好的人机交互性能。将数控系统应用到多股簧精密加工机床上，并进行实际加工，可提高多股簧加工机床的适应性、生产效率和制品性能，其有效性得到实践验证。     

四轴联动数控加工中连续微路径段进给速度的区域控制

提出四轴联动数控加工中的连续微路径段进给速度的区域控制方法,包括四轴联动加工中连续路径段拐角计算、拐角速度的约束;对该方法进行理论分析并通过一个工件加工实例验证其正确性.结果表明:该方法能满足高速四轴联动加工要求,具有很好的应用价值.     

车铣加工UG-CAM制造技术研究与应用

应用TCL（Tool Command Language）开发了车铣加工中心BUNMOTECS192FT后处理模块,实现了该机床刀具中心点B轴随动的高级功能,利用UG～CAM数控编程技术,使用平头立铣刀,在车铣加工中心进行C、X、y轴联动,完成了零件曲面加工刀轨设计,解决了T型铣刀加工曲面环槽干涉问题,通过将平头立铣刀轴与曲面法线倾斜一定角度,避开平头立铣刀底齿中心切削,达到零件精度要求。     

基于MasterCAM的复杂模具的数控加工

以造型复杂的洗发水瓶吹塑模凹模零件数控加工为例,介绍了以MasterCAM技术为平台,对加工零件的加工技术要求进行了分析。结合零件造型特点,提出了设计辅助线框与曲面的策略。实践证明,优化了刀具路径,解决了加工难点,有效地保证了零件的加工精度。     

基于四轴联动动叶片加工的工艺分析

根据某汽轮机动叶片变截面型面、曲率变化较大、叶根平台圆柱面结构、叶冠平台圆锥结构的特点,提出采用四轴联动加工的方法。用Master CAM软件进行曲面造型,用Pro/E软件进行叶根叶冠平台以及圆角的造型并编制刀具轨迹,通过专用后置处理软件得到G代码程序;然后通过数控立式四轴加工中心加工出汽道型线以及圆柱和圆锥平台,从而得出一种利用四轴加工中心加工圆柱圆锥冠结构的动叶片工艺方法。     

基于测量的螺旋曲面实体造型方法研究

螺旋机械的关键零件螺杆转子的形状、精度和表面质量直接影响着产品的性能,其落后的设计与制造技术一直制约着我国螺旋机械的制造水平。利用测量造型技术可以对国外的先进样机或样件进行产品设计和技术反求,以此加速新产品和新技术开发,缩小与国外的技术差距。文章研究了螺旋曲面的测量方法,实现了测量数据的补偿修正和噪声点剔除,并利用UG三维造型软件建立了螺杆转子曲面的实体模型,为进一步研究螺旋曲面奠定了一定的基础。     

机床沿曲线高速进给加工的最大安全恒定进给速度的确定

分析了曲线、曲面轮廓数控加工中,刀具路径曲线的几何特性与机床运动学特性的关系,建立了机床沿曲线恒速进给的运动学方程;基于虚功原理推导出刀具路径几何特性、机床特性及电机特性等之间关系的动力学方程.并用解析法,计算了在各坐标轴加速度、伺服电机额定转矩及额定转速约束条件下,机床沿曲线进给时的最大安全恒定进给速度.在最大安全恒定进给速度范围内,选择合适的进给速度,既能使加工表面粗糙度均匀,保证加工表面质量,同时又能获得较高的高速加工效率.     

一种摆头转台式五轴机床后处理算法研究

目前国内企业普遍采用的CAD/CAM软件主要适用于三轴以下数控代码产生,而对于五轴机床一般不提供或只提供几种固定机床结构的后处理支持,为解决cAM软件对五轴机床后处理能力的不足,文中针对摆头转台式五轴机床,研究一种采用Apt语言的刀具路径文件后处理算法,通过读取文件中每一加工点的位置坐标及曲面单位法矢,利用坐标系的平移和旋转得到机床实际移动位移,并根据机床定义转换为相应G代码,最后通过实际加工验证了算法的有效性.