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计算机集成制造系统 2014年第11期20卷 2814-2819页

作者：段裕刚刘志兵王西彬肖三强北京理工大学机械与车辆学院北京100081

针对复杂曲面数控加工中刀具与工件的碰撞问题,提出一种基于可视锥理论的刀具碰撞检验方法。根据点的可视性特点推导点的可视锥算法,对任意采样点进行可视锥模型构建,通过刀轴矢量与可视锥的布尔运算判断刀具与工件的碰撞,由此计算刀轴... 详细信息

针对复杂曲面数控加工中刀具与工件的碰撞问题,提出一种基于可视锥理论的刀具碰撞检验方法。根据点的可视性特点推导点的可视锥算法,对任意采样点进行可视锥模型构建,通过刀轴矢量与可视锥的布尔运算判断刀具与工件的碰撞,由此计算刀轴避免碰撞时应转过的最小夹角,并对旋转后的新刀轴矢量是否在机床刀轴可加工范围内进行检验。通过将该方法应用于整体叶轮加工中,可快速检验出发生碰撞的区域并对刀轴矢量进行修正,有效地解决了刀具在数控加工中的碰撞检测问题,为刀具路径规划提供了有效的检验方法。

关键词：可视锥刀具碰撞五轴加工路径规划

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基于振动和切削力双约束的加工过程监控方法研究

基于振动和切削力双约束的加工过程监控方法研究

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作者：贺勇军华中科技大学

学位级别：硕士

数控机床加工过程的智能监控是高端装备智能化的一个关键技术。它不仅能根据实际工况充分发挥出机床的加工能力,提高生产率和降低能耗,还可以避免由于人为误操作造成刀具碰撞所带来的严重加工事故,及时保护刀具、工件甚至主轴等。实际... 详细信息

数控机床加工过程的智能监控是高端装备智能化的一个关键技术。它不仅能根据实际工况充分发挥出机床的加工能力,提高生产率和降低能耗,还可以避免由于人为误操作造成刀具碰撞所带来的严重加工事故,及时保护刀具、工件甚至主轴等。实际加工中,工况复杂多变,加之机床-刀具-工件(工艺系统)的特性不一,加工过程的监控方法严重影响加工效果。针对这一问题,本文研究了一种基于工艺系统动态特性的加工过程监控方法。首先分析了切削力自适应控制和刀具碰撞监控的影响因素,围绕如何充分发挥出工艺系统的加工能力,给出一种基于振动和切削力双约束的监控方法,并构建了加工过程监控系统的试验平台。研究了切削条件对加工振动的影响。从刀齿与工件接触的角度对铣削加工动力学建模,分析了径向切宽对切削力激励和工艺系统动刚度的影响,并通过切削试验及工件表面形貌对影响机理进行了验证。结果表明,径向切宽通过改变切削齿数而对加工振动产生显著影响。研究了一种基于振动信号的刀具碰撞监控方法。通过建立传递函数模型分析了用主轴头测点振动信号来辨识刀具碰撞的准确性和实时性,进一步给出了基于PLC通信的碰撞监控算法,通过对碰撞监控的实时性测试和几种常见碰撞工况下的辨识试验验证了该方法的可靠性。用加工过程监控系统(PMS)搭建试验平台,设计了三种试验方案,开展加工过程监控方法的应用验证。通过与传统切削力监控方法对比加工优化效果和刀具碰撞监控功能的可靠性测试,验证了本文研究的双约束的加工过程监控方法。

关键词：加工过程监控刀具碰撞振动切削力

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复杂结构件增减材混合加工方法

复杂结构件增减材混合加工方法

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作者：李仲宇南京航空航天大学

学位级别：硕士

增减材混合加工融合增材加工和减材加工的优势,是解决复杂结构零件加工的一种有效手段。五轴联动增减材混合加工采用五轴打印和五轴切削,具有更好的加工灵活性,是增减材混合加工的重要研究趋势。而如何定义五轴联动增减材混合加工模式... 详细信息

增减材混合加工融合增材加工和减材加工的优势,是解决复杂结构零件加工的一种有效手段。五轴联动增减材混合加工采用五轴打印和五轴切削,具有更好的加工灵活性,是增减材混合加工的重要研究趋势。而如何定义五轴联动增减材混合加工模式下刀具的可达性以及如何规划加工工艺是需要突破的关键技术。针对以上问题,论文对复杂结构件增减材混合加工方法进行了深入研究,主要创新点如下:(1)研究了五轴联动增减材混合加工的刀具可达性建模方法。针对五轴联动增减材混合加工模式下打印方向变化带来的可打印性和干涉问题,基于高斯球与光投影法对打印头和切削刀具的可达性进行分析,建立了五轴联动增减材混合加工模式下刀具可达性模型,为研究复杂结构件五轴联动增减材混合加工序列规划奠定了基础。(2)提出了一种复杂结构件五轴联动增减材混合加工序列规划方法。针对五轴联动增减材混合加工模式下打印方向和可加工性相互影响带来的加工序列规划难题,基于迭代搜索法对零件进行初始打印方向决策,并对零件体进行粗分解,构建初始混合加工序列,进而在刀具可达性的约束下,基于贪心算法实现了混合加工序列的整体规划。(3)设计并搭建了基于5+1轴的增减材集成混合加工验证平台,使用导轨机构将3D打印挤出机与雕刻机加工主轴集成为一体,打印与切削在同一空间内工作,切换加工模式时无需更换刀具和喷嘴,实现了增材加工和减材加工的交替进行。(4)基于以上研究开发了复杂结构件五轴联动增减材混合加工软硬件系统,并通过航空典型复杂结构件进行了实验验证。

关键词：混合加工五轴联动刀具碰撞可加工性加工序列规划

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