自由曲面平头立铣刀五轴数控加工轨迹的计算方法

提出了一种在参数坐标系下自适应步长和行距的计算方法 ,该算法考虑了不同刀具接触点处的曲率差异 ,在满足加工精度和粗糙度的前提下 ,又能有效地提高加工效率。该算法适合加工汽车车身模具等曲率变化大的曲面。文中还给出了刀位计算公式。     

基于三角网格模型的复杂曲面测点规划

复杂曲面零件检测过程中的测点布局规划方法是影响曲面检测效率的关键因素之一。介绍曲面测量的截面线法,基于三角网格模型的文件格式,提出基于中点偏移抛物线法的触测点生成方法,在此基础上采用非均匀B样条曲线的反求插值法求取截面线,进而采用弦高法进行测点自适应规划。以Visual C++6.0为开发工具,实现了复杂曲面测点的自适应规划。     

刀位轨迹近似锥面投影算法及深度误差处理策略研究

利用三维CAD/CAM软件设计轮胎胎侧模具花纹,采用在平面上规划刀位轨迹、然后向胎侧模具曲面投影的方法获得实际加工刀位轨迹。为了尽量避免或减小投影后花纹变形以及保证加工深度的一致性,提出了刀位轨迹近似锥面投影算法和深度误差处理策略。并通过实际加工验证了该算法和策略的稳定性和可靠性。     

基于曲面分层的大型螺旋桨GMA增材制造

为了实现曲面复杂零件的高精度高效率增材制造,开发了高适应性的曲面分层算法.采用从空间角加权法向方向平移三角网格控制点的策略,生成与初始分层曲面等距的曲面簇,与模型求交运算,从而获得了每层曲面切片轮廓.在此基础上,使用基于体素化和曲面积分思想的曲面等距路径规划算法,获得了分层曲面上的等距轮廓偏置路径,保证了零件曲面轮廓的成形精度并进行了试验验证. 试验采用六轴机器人与旋倾变位机作为运动机构,使用熔化极气体保护电弧(gas metal arc,GMA)增材制造方法,在一个外径为0.2 m的圆柱金属管上,实际堆敷了直径1 m的扭转棱形螺旋桨.经过扫描检测和模型比对,得到桨叶的成形尺寸标准偏差为1.1 mm,最大偏差在3.0 mm以下.结果表明,对于特定曲面零件如螺旋桨的增材制造,曲面分层算法可以提高成形的效率和表面质量.     

复杂自由曲面NC加工自适应刀具轨迹规划

为了提高复杂自由曲面NC加工的加工精度和效率,分析自由曲面的特征参数,提出基于主曲率和区域增长的自由曲面分片算法,把复杂自由曲面分成几何参数相似的曲面片族,对于几何参数相似的曲面片自适应规划适合的刀具轨迹,可有效避免自由曲面NC加工中的干涉问题,提高加工精度和加工效率.     

自由曲面五坐标数控加工中几个关键问题的研究

自由曲面用平头立铣刀五坐标数控加工可以明显地提高切削效率和零件表面质量,但无干涉刀位产生一直是个难以解决的问题,本文对其中的几个关键问题进行了研究,导出了平头立铣刀的有效切削半径的一种计算方法,给出了自适应走刀步长度算法和切削行距的计算公式,最后给出了无干涉刀位生成方法,并用实例验证了方法的可行性,为提高加工效率和精度提供了有效途径。     

基于测量点云的复杂曲面重建技术研究

在研究已有三角网格曲面重建算法的基础上,针对MC算法存在的问题进行改进,应用双曲线判别方法,消除算法中产生的歧义三角片和孔洞,改善曲面重建效果,并通过大量实验发现立方体边长的最佳取值,不但进一步提高了算法效率,而且使重建后的模型效果更为逼真和清晰.     

自由曲面数控加工智能选刀方法的研究与开发

由于自由曲面的几何复杂性,其数控加工的刀具干涉判别和刀具选取往往依靠数控机床编程工程师的经脸,致使加工的安全性、精度、效率及可靠性得不到有效保证.采用改进的遗传算法获取自由曲面的点云数据,在自主开发的系统中重构自由曲面.研究自由曲面加工刀位面生成的几何机理,根据刀具类型和几何尺寸,自动生成自由曲面数控加工的刀位面,可视化判别是否发生刀具干涉.将改进的快速排序算法应用到智能选刀模块,通过对常用类型和尺寸的刀具进行干涉排查,在避免干涉的前提下,智能选取最优化的加工刀具.对三种加工方案进行了测试,验证了智能选刀方法的正确性.     

自由曲面数控三坐标投影加工误差及补偿对策

分析了自由曲面三坐标投影法数控加工的步长误差和行距误差。提出了自由曲面三坐标投影加工误差补偿对策。引入控制参数Δz,根据曲面加工精度要求设定限值Δzmax,当Δz>Δzmax时,进行插入刀位处理,以保证曲面加工精度。     

数控补加工技术的研究与应用

曲面交线、曲面内凹区域及曲面中浅平面的加工是曲面加工的难点。针对曲面加工中的补加工技术进行了详细的理论和工艺分析,对曲面交线、等高线补加工等的刀具轨迹生成算法进行了探讨,并在塑料瓶模具加工中进行了应用。     

遥控焊接工具装配力控制的重力补偿算法

在"宏观遥控,局部自主"控制思想的基础上,建立了机器人遥控焊接工具装配力控制试验系统.通过工具重力计算和线性最小二乘进行工具负载参数标定,并提出了基于工具负载参数的重力补偿算法,用于消除工具装配力控制过程的重力干扰.针对专用的装配工具,进行了负载参数标定试验和无接触条件下的重力补偿试验.结果表明,工具重力补偿算法达到了较高的精度,重力补偿的最大误差小于1 N,重力矩补偿的最大误差小于0.1 N.m,能够满足工具装配局部自主力控制的需要.     

基于NURBS曲面的五轴联动插补算法

文章提出了一种基于NURBS曲面的五轴联动插补算法。对于NURBS曲面,确定一个参数方向的一系列参数值,就可确定一系列的另一个参数方向的NURBS曲线。沿这些曲线逐条进行插补,就可实现对整个曲面的插补。在每个插补点,求出两个参数方向的切矢,确定出该点的曲面法矢,在假设刀控方向垂直于插补曲面的情况下求出两个旋转轴的运动,实现五轴联动插补。同时,利用NURBS曲线的局部性质来保证插补的实时性。     

五轴联动数控系统非线性误差的研究与控制

五轴联动数控机床由于两个旋转轴的存在使得插补后获得的刀具轨迹与理论编程轨迹不相等,存在非常大的非线性误差。通过对运动学坐标变换、双摆头五轴联动机床刀具运动原理和插补原理进行分析得出引起非线性误差的原因。介绍一种基于时间分割法的插补算法,通过MATLAB进行仿真实验及参数分析,其结果表明了该算法的有效性。     

基于刀具寿命等级的铣削加工参数自适应调整优化方法

为了解决铣削加工过程中传统优化参数无法随着刀具寿命的变化动态调整，导致刀具性能无法充分利用的问题，对铣削参数自适应优化方法进行研究，提出一种基于优化灰狼算法的铣削参数动态多目标优化方法。通过BP神经网络构建铣削过程中铣削参数与优化目标之间的非线性映射关系；提出刀具寿命等级的概念，通过粒子群优化灰狼算法进行寿命等级内铣削参数自适应优化。试验结果表明：该方法能够在整个刀具寿命周期内根据刀具的寿命衰变程度提供时段内最优的铣削参数方案，在提高刀具使用价值的同时降低碳排放量。     

Tool path generation and tolerance analysis for free-form surfaces

This paper focuses on developing algorithms that generate tool paths for free-form surfaces based on the accuracy of a desired manufactured part. A manufacturing part is represented by mathematical curves and surfaces. Using the mathematical representation of the manufacturing part, we generate reliable and near-optimal tool paths as well as cutter location data file for post-processing. This algorithm includes two components. First is the forward-step function that determines the maximum distance, called forward step, between two cutter contact (CC) points with a given tolerance. This function is independent of the surface type and is applicable to all continuous parametric surfaces that are twice differentiable. The second component is the side step function which determines the maximum distance, called side step, between two adjacent tool paths with a given scallop height. This algorithm reduces manufacturing and computing time as well as the CC points while keeping the given tolerance and scallop height in the tool paths. Several parts, for which the CC points are generated using the proposed algorithm, are machined using a three-axes milling machine. As part of the validation process, the tool paths generated during machining are analyzed to compare the machined part and the desired part.     

基于BP神经网络与遗传算法的固结磨具制作工艺参数优化

目的 利用BP神经网络技术与遗传算法寻找固结磨具制作最优工艺参数组合,实现固结磨具制作工艺参数的快速寻优.方法 设计磨粒粒径、磨粒质量分数、成型压力、烧结温度的正交工艺参数表,按正交表工艺参数制作蓝宝石晶片加工用的Cr2O3固结磨具,并且设计不同固化温度下制作的固结磨具的硬度与抗压强度测试试验,验证自制的固结磨具加工的...     

参数曲线直接数控插补通用算法研究

目前商用的CAD/CAM软件对样条曲线的数控编程都采用直线或圆弧逼近的方法.因为目前的绝大多数数控系统还没有象加工直线和圆弧一样的样条曲线插补指令.这将导致复杂曲面精密加工时数控程序特别长,在程序调试、修改、传输、存储等方面带来一系列问题.本文在数控直接插补复杂参数曲线方面做了一些探讨,提出了一个通用的参数曲线直接数控插补的算法,以二次Bezier为例详细介绍了该算法的实施过程,最后利用任意二次Bezier参数曲线进行了验证,结果完全正确,且插补误差小于一个脉冲当量.     

改进的PSO算法及其在控制系统参数整定中的应用(英文)

针对传统PID控制对非线性、强耦合控制系统的控制效果不佳,参数整定难度大的情况,基于改进的PSO算法,设计了一种HSIC控制器。该设计借助改进的粒子群算法对控制器参数整定进行了优化研究,基于粒子群算法,借鉴遗传算法中操作因子特性,提出了一种具有遗传思想的改进粒子群算法。在Matlab环境下,通过对标准函数的仿真实验测试,验证了该改进算法的优越性。利用Simulink工具对所设计的2种控制器进行了仿真比较研究,仿真实验表明,所设计的仿人智能控制器具有较好的控制品质,有比较好的可实现性。研究表明,整定后的控制器可以满足受控系统的控制品质要求。     

基于De_Boor递推算法的速度自适应NURBS曲线分段插补算法研究

针对现有大多数NURBS曲线插补算法不能同时满足插补精度和机床加减速性能要求的问题,提出一种基于De_Boor递推算法的速度自适应NURBS分段插补算法。通过前瞻预处理完成插补分段和减速点确定,通过速度修正完成减速段最终插补。MATLAB仿真结果表明,该算法能够同时满足插补精度和机床加减速性能要求。     

基于不确定性云推理的刀具磨损量预测方法

针对刀具磨损存在随机性和模糊性的特点,提出基于不确定性云推理的刀具磨损量预测模型。首先利用逆向云算法计算刀具磨损声发射信号的3个云特征参数,期望、熵和超熵;其次,通过条件云发生器挖掘不同磨损阶段磨损趋势与不同磨损阶段云特征参数之间的关系,并构建基于云条件发生器的云预测规则;最后,在此基础上建立了多条件单规则云发生器的磨损量预测方法。研究结果显示:云推理刀具磨损量预测模型符合刀具磨损规律;对非确定模型进行预测,云推理比模糊推理更符合实际情况。此外,该方法能反映磨损的实时情况,具有较强的实用性。