复杂曲面慢刀伺服加工刀具半径补偿方法

随着机床技术的进步,一种基于慢刀伺服技术的超精密金刚石车削创成加工方式成为可能,能够一次加工获得精度很高的各种复杂曲面。在复杂曲面慢刀伺服车削加工路径规划中,针对存在的刀具过切现象,传统刀具半径补偿算法为计算曲面刀触点的等距点,通过分析传统等距点刀具半径补偿算法的不足,提出了一种基于等距点的刀具半径补偿算法,弥补了传统等距点刀具半径补偿算法的不足,通过实例证明该算法有效地改进了传统刀具半径补偿算法的不足,提高了曲面加工的精度。     

复杂曲面慢刀伺服加工刀具半径补偿算法

为提高复杂曲面元件的面形加工精度,进行了慢刀伺服车削刀具路径规划,研究了刀具半径补偿算法。本文通过分析法向补偿算法和Z向补偿算法的不足,提出一种基于弦长垂线的刀具补偿算法,以环曲面为例进行仿真、车削加工验证该算法的可行性。仿真结果表明弦长垂线刀具补偿算法下所求刀位点精度较高,可实现X轴匀速运动。试验结果表明弦长垂线刀具补偿算法下面形加工精度优于法向补偿算法和Z向补偿算法,表面粗糙度受刀具补偿算法影响较小。     

基于开放式数控系统平台的空间刀具半径补偿技术实现

空间刀具半径补偿技术是数控系统实现复杂零件加工的核心技术。在基于曲面直接插补的空间刀具半径补偿中,使用3次B样条拟合刀位文件中的刀位点、切触点及刀轴矢量来获取刀轨的参数样条表示,实现空间刀具半径补偿功能。通过基于UG后置处理的加工轨迹,编制空间刀具半径补偿算法系统软件进行模拟,并在搭建的基于Twin CAT的开放式数控系统平台上进行加工验证,满足复杂零件的加工质量要求。此方法为数控系统的空间刀具补偿算法研究提供可行性验证。     

复杂参数曲面高精度刀具轨迹规划算法

在对等残余高度刀具轨迹规划算法加工参数曲面研究的基础上,提出带有误差补偿值的复杂参数曲面高精度刀具轨迹规划算法——高精度刀轨误差补偿算法。通过分析刀触点及与之相应的相邻路径上的粗、精刀位对应点间的关系,引入误差补偿值以提高精对应刀位点的求解精度,得到经过合理简化的误差补偿值表达式,并得出粗、精对应刀位点与理论刀位点的距离误差表达式。高精度刀轨误差补偿算法可以在满足插补运算实时性要求的前提下,使相邻轨迹上与刀触点相对应的刀位点的参数值计算精度得到极大提高,进而提高复杂参数曲面的加工刀具轨迹精度。以使用平底铣刀为例进行仿真加工,结果表明高精度刀轨误差补偿算法适合进行对复杂参数曲面的高精度加工。     

平底刀五轴端铣3D刀补中运动突变的检测算法

应用3D刀补功能进行五轴端铣加工时,如果某一点处的刀具半径补偿矢量出现奇异解,会导致直线轴控制点在该位置附近发生运动突变。为了准确检测出发生运动突变的位置,从而为进一步解决该类型突变问题提供前提条件,以平底刀为研究对象,在建立切触点与直线轴控制点空间映射关系的基础上,分析了3D刀补中加工奇异点产生的原因;针对奇异点、奇异点相邻点以及奇异区域边界三处会发生运动突变的位置,给出了基于计算刀轴法矢量夹角与观察刀轴姿态主导角符号的检测算法。仿真实验证明了该算法的正确性与有效性。     

五轴数控刀具半径补偿算法研究与数控仿真

针对五轴数控机床中的刀具三维半径补偿,结合刀具二维半径补偿原理和空间坐标变换公式,推导出刀具三维半径补偿算法。利用UG获取人脸复杂曲面的刀路轨迹文件,根据补偿算法编制出后处理程序,通过转换刀路轨迹文件得到数控加工代码;对其进行加工仿真和精度分析,以验证该刀具半径补偿算法的实用性。结果表明,该算法简单、正确,能满足复杂曲面精密加工的要求。     

离散曲面慢刀伺服车削刀具路径规划

为解决离散曲面加工的难题,进行了离散曲面慢刀伺服车削刀具路径规划,研究了离散曲面的刀触点生成算法和刀位点生成算法,对比了两种刀位点速度插补算法。提出了基于Zernike多项式局部数据点拟合的刀触点生成方法和Z向刀具形状补偿方法。使用MATLAB软件以环曲面为例进行仿真,验证了该方法的正确性。通过对环曲面和渐进多焦点曲面进行刀具路径规划和加工实验,表明该刀具路径规划方法能够在避免对整个曲面进行拟合的基础上实现离散曲面的高精度加工。     

矢量法刀具半径补偿原理

矢量法刀具半径补偿，具有程编简单（刀具半径补偿全由机器自动解决，完全与程编无关），刀具半径补偿时停刀时间短暂以及在对复杂曲线直接插补（如抛物线插补、椭圆插补等）时同样能有效地进行刀具半径补偿等优点。本文详细介绍矢量法刀具半径补偿的补偿原理，尖角过渡时的刀具自动转接，刀具趋近工件时的起始刀具矢量偏差倒正等的原理和实现方法。     

多轴加工无干涉刀具路径生成算法研究

多轴数控加工中刀具路径的计算直接影响加工零件的精度和加工效率。本文介绍了一种平底刀多轴无干涉刀位轨迹生成算法,在刀轴方向上消除干涉量。首先对参数曲面进行三角离散化,根据曲面相应点的法矢布置初始刀具位姿。构造曲面和刀具的OBB模型,通过包围盒间的快速相交测试得到刀具与曲面的干涉三角片,在此基础上,采用解析方法计算刀具与干涉三角片在刀轴方向上的干涉量,修正刀位点,最后得到无干涉刀位轨迹。     

五轴侧铣加工空间刀具半径补偿研究"

通过分析五轴侧铣加工的特点,给出一种空间刀具半径补偿算法,该算法利用几何平面投影原理,将三维空间内的刀位点投影到二维平面内,结合直线插补的二维平面刀具半径补偿公式,确定二维平面刀具半径补偿向量.再通过逆投影,得出三维空间刀具半径补偿向量.基于VERICUT 平台对该算法进行仿真,结果表明所建立的五轴侧铣加工空间刀具半径补偿算法正确有效.     

Space cutter radius compensation method for free form surface end milling

The numerical control (NC) program for multi-axis end milling depends on the parameters of the tool, in particular, the radius of the tool. When there is any tool dimensional change due to various reasons, the user needs to re-generate the NC program, which is a time-consuming procedure. In this article, a cutter radius compensation method for multi-axis end milling is proposed. It takes a general NC program as the input, recovers the normal vectors of the machined surface from the NC program via surface reconstruction, and uses these vectors as compensation vectors to realize space cutter radius compensation. The proposed algorithm of shape reconstruction and normal vector computation has a linear complexity in terms of the number of cutter center location points in the NC program. Thus, real-time computation and compensation is possible. Our method also provides a way to restore the machined surface if the CAD model of the machines surface is not accessible. This has other applications, such as interference detection and manufacturing simulation. The compensation algorithm is shown to be very effective in reducing the number of undercut points through simulation with the software VERICUT and with real milling for real-world NC programs.     

圆锥样条合成矢量插补及C机能刀补

提出了圆锥样条合成矢量插补及其数控加工C机能刀补算法。建立相对坐标系,基于相对坐标系中曲线始点差分值递推计算曲线坐标值,实现圆锥样条统一插补。构建矢量圆,利用矢量圆与圆锥样条的矢量合成构建圆锥曲线等距曲线,进而实现圆锥曲线等距曲线的矢量合成插补,控制刀位点进给。在此基础上,设计圆锥曲线数控加工衔接处尖角过渡的解决方法,实现圆锥样条数控加工C机能刀补。实验证明:算法鲁棒、有效,满足工程应用需要。     

CNC系统刀具补偿研究（一）

介绍了ＣＮＣ系统中刀具补偿原理，提出了完整的算法，同时对软件实现作了详细说明。本算法能够实现刀具长度补偿ＣＬＣ，以及４种常见轮廓的刀具半径补偿ＣＲＣ功能。     

二维轮廓铣削刀具半径补偿算法的研究与实现

介绍了二维轮廓铣削加工条件下刀具半径补偿原理,对平面刀具半径补偿的各种转接类型进行了综合分析,提出了实现方法。以圆弧接圆弧为例给出了刀具半径补偿的算法,用VC6．0开发了刀具补偿算法程序,实现了二维轮廓刀具半径自动补偿功能。这种算法推导简单、运算速度快,能够满足CNC加工的需要。     

铣削时刀具半径补偿的CAM操作

针对零件铣削加工时的刀具半径补偿问题,阐述了刀具半径补偿功能与工件精度之间的关系,以及自动编程时刀具半径补偿处理方法,并通过实例介绍了运用UG软件,在零件精铣时生成刀具半径补偿指令的CAM操作。     

The principle and application of cutting-point virtual tool radius compensation for ellipsoidal outer contour finishing using a ball end mill

A novel cutter radius compensation method named cutting-point virtual tool radius compensation (CPVTRC) is presented in the finishing of ellipsoidal outer contour. CPVTRC, which corresponds to a virtual tool established at cutting point, is realized through parametric programming which is powerful in solving special manufacturing problems and exhibits great industrial application prospect. The parametric program for ellipsoidal outer contour finishing is given based on the algorithm of CPVTRC. The corresponding amount of the virtual tool radius per layer is calculated via the cutting-point coordinates and the elliptical outer offset curve parametric equation of the current layer. And it is inputted into corresponding registers online using programmable data input command G10L12, and then called through cutter compensation command G41/G42 before interpolation of the ellipse in the current layer. Consequently, the ellipse per layer of ellipsoid is approached via tiny line segments using CPVTRC method. The results of simulation based on VERICUT software and experiment based on a 3-axis vertical computer numerical control (CNC) machine equipped with FANUC 0i-MC exhibit that CPVTRC is highly effective and correct. Furthermore, CPVTRC can extend its application to the CNC parametric programming and machining of swept surfaces.     

实现经济型CNC系统C刀补建立与撤消的算法研究

为在经济型CNC系统中全面实现C功能刀补,提出一种简单有效的刀补建立和撤消方法,并对现行C刀补建立和撤消过程中的刀具中心轨迹加以修正,以解决刀具与工件轮廓之间的干涉问题.