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复杂曲面环形刀五轴加工的自适应刀轴矢量优化方法

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中国机械工程 2008年第8期19卷 945-948页

作者：张莹张定华吴宝海李山罗明西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安710072

针对复杂曲面的环形刀五轴加工,建立了二阶泰勒逼近下的加工带宽模型与刀轴倾角之间的函数关系。通过分析函数变化规律,基于刀具切削刃与被加工曲面的形状匹配原则自动计算满足局部可铣性充分条件的后跟角,并以最大化加工带宽为目的优... 详细信息

针对复杂曲面的环形刀五轴加工,建立了二阶泰勒逼近下的加工带宽模型与刀轴倾角之间的函数关系。通过分析函数变化规律,基于刀具切削刃与被加工曲面的形状匹配原则自动计算满足局部可铣性充分条件的后跟角,并以最大化加工带宽为目的优化侧偏角。算例表明,该算法能有效地缩短加工路径,提高加工效率。

关键词：五轴加工环形刀加工带宽刀轴矢量优化

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平底刀底面加工叶片进排气边

图学学报 2015年第6期36卷 834-839页

作者：张春宁涛沈云超陈志同北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

平底刀加工叶片进排气边的传统方法以刀具侧刃切削工件,由于叶片进排气边处曲面沿着截型线切线方向曲率半径较小,当走刀方向沿着截型线切向时,加工带宽较小。对影响凸曲面加工带宽的因素进行研究发现,使用平底刀底面进行切削可以提高叶... 详细信息

平底刀加工叶片进排气边的传统方法以刀具侧刃切削工件,由于叶片进排气边处曲面沿着截型线切线方向曲率半径较小,当走刀方向沿着截型线切向时,加工带宽较小。对影响凸曲面加工带宽的因素进行研究发现,使用平底刀底面进行切削可以提高叶片进排气边处加工带宽,由此提出了用平底刀底面加工进排气边的刀具定位方法,通过优化两个刀具定位参数使加工带宽达到最大。以某航空发动机叶片进排气边为例进行仿真加工,结果表明该方法可有效增大叶片进排气边处的加工带宽。

关键词：平底刀叶片进排气边刀具底面加工带宽

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五轴铣削加工刀轴矢量平滑控制算法

机械设计与制造 2020年第10期 141-144页

作者：闵莉王洪畅陈颖沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168

在五轴铣削加工中,现有的刀轴矢量规划方案往往只针对刀轴矢量进行调整而忽略了对加工带宽的影响。考虑到这一问题,提出了一种通过对比刀轴矢量变化率选择性的调整刀轴矢量的方法,既保证了加工带宽又使刀轴矢量的变化保持平滑。同时阐... 详细信息

在五轴铣削加工中,现有的刀轴矢量规划方案往往只针对刀轴矢量进行调整而忽略了对加工带宽的影响。考虑到这一问题,提出了一种通过对比刀轴矢量变化率选择性的调整刀轴矢量的方法,既保证了加工带宽又使刀轴矢量的变化保持平滑。同时阐述了平头刀在进给方向上投影的有效切削形状及平头刀加工带宽的计算方法。阐述了由于刀具姿态的变化对加工带宽的影响,提出了理论最佳刀轴矢量位置。通过MATLAB软件进行仿真,对比优化前后刀轴矢量的变化,表明该算法可以有效提高曲面的加工效率和加工质量。

关键词：刀轴矢量加工带宽刀轴矢量变化率刀具姿态

复杂曲面环形刀五轴端铣加工的刀具轨迹规划方法

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工具技术 2017年第7期51卷 79-83页

作者：杲春芳王核心赵明侠宝鸡职业技术学院

为了降低复杂曲面类零部件加工的刀具路径,减小刀具路径条数,提高加工效率,提出了一种新的复杂曲面环形刀五轴端铣加工刀具轨迹优化方法。在局部可铣性基础上对刀轴矢量角进行自适应优化,采用新型加工带宽计算方法——等残留高度算法,... 详细信息

为了降低复杂曲面类零部件加工的刀具路径,减小刀具路径条数,提高加工效率,提出了一种新的复杂曲面环形刀五轴端铣加工刀具轨迹优化方法。在局部可铣性基础上对刀轴矢量角进行自适应优化,采用新型加工带宽计算方法——等残留高度算法,给出了等残留高度算法的刀具轨迹生成具体步骤。仿真结果表明:与传统等残留高速算法相比,刀具轨迹优化算法的刀具路径更短、条数更少,能够有效提高复杂曲面加工效率。

关键词：五轴端铣加工刀具轨迹优化等残留高度加工带宽

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复杂曲面五轴数控加工刀轴矢量规划算法研究

复杂曲面五轴数控加工刀轴矢量规划算法研究

作者：贾宏博沈阳建筑大学

学位级别：硕士

近几十年来,随着我国现代制造业的快速发展,因而对具有复杂曲面的工业产品需求量大大增加。由于复杂曲面类工件曲率变化较大,从而增加了加工难度,并对数控加工技术提出了更高的要求,因此复杂曲面的加工一直以来是数控加工制造业中的难... 详细信息

近几十年来,随着我国现代制造业的快速发展,因而对具有复杂曲面的工业产品需求量大大增加。由于复杂曲面类工件曲率变化较大,从而增加了加工难度,并对数控加工技术提出了更高的要求,因此复杂曲面的加工一直以来是数控加工制造业中的难点问题。目前,主流的数控加工技术包括传统的三轴数控加工和具有更高自由度的五轴数控加工。由于五轴数控机床与三轴数控机床相比多了两个自由度,使得刀具获得了更高的空间可变范围,提高了刀具对复杂曲面成形加工的适应性,更有利于处理几何形状复杂的工件。然而,随着自由度的增加,刀轴矢量的规划对曲面的加工质量和加工效率的影响也越来越大。对于这一问题,本文提出了一种针对复杂曲面的五轴数控加工刀轴矢量规划算法,通过对刀轴矢量的合理规划,可以获得连续性和平滑性较高的刀具轨迹,从而提高复杂曲面的加工质量和加工效率。首先,介绍了五轴数控加工的基础概念,论述了在对复杂曲面进行铣削加工时五轴数控所具有的优势。同时,阐述了复杂曲面的几何性质和刀具路径规划的理论基础,为五轴数控加工刀具轨迹规划和刀轴矢量规划提供了理论支撑。其次,提出基于刀具姿态控制的刀轴矢量规划方法。通过分析现有的刀轴矢量规划方法后,发现五轴加工对刀轴矢量的规划方案多以刀轴矢量的平滑性为主,两者并未兼顾,对于获取最大加工效率考虑甚少,因此本文从获取最大加工效率进行考虑,阐述了刀具姿态对加工带宽的影响,论述了刀具姿态与加工带宽的关系,提出了理论最佳刀具姿态,完成了对初始刀轴矢量的规划。但是由于加工曲面的复杂性,在曲面曲率变化较大处刀轴矢量变化较大,使得同一条轨迹线上的刀轴矢量变化很不平滑,影响曲面的加工质量。因此需要对获得的初始刀轴矢量进行优化处理,这样既可以保证曲面的加工效率又可以得到平滑性较好的刀轴矢量。接着,提出基于非线性误差对刀轴矢量进行优化。针对五轴数控加工过程中非线性误差的产生原因进行分析,且建立了旋转运动轴与非线性误差之间的关系,通过限制旋转轴运动角度来控制非线性误差达到优化刀轴矢量的目的,从而保证工件的加工质量。最后,通过使用MATLAB软件验证本文所提方法的有效性以及合理性,与传统的预设刀轴法生成的刀轴矢量相比,本文方法具有更高的加工效率。对得到的初始刀轴矢量进行优化处理,减小了刀轴矢量的变化量,得到平滑性较好的刀轴矢量,降低了由于刀轴矢量不平滑而导致曲面加工质量不高的问题,提高了曲面的加工质量。通过限制旋转轴的运动角度来控制非线性误差,保证了工件的加工精度。

关键词：五轴数控加工刀具轨迹规划刀轴矢量规划加工带宽刀具姿态

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自由曲面数控加工刀具轨迹的规划与计算

中国科技信息 2005年第13期 122-124页

作者：徐国良浙江浙大网新快威科技有限公司 310032

刀具轨迹生成是自由曲面零件数控加工中最重要同时也是研究最为广泛深入的内容.在自由曲面的多坐标数控加工中,刀具轨迹的优劣直接影响其加工精度和加工效率.刀具轨迹的长度、连续性、方向一致性是评价刀具轨迹优劣的指标.

关键词：刀具轨迹参数线加工等参数法多坐标数控加工自由曲面数控加工刀触点等残留高度法走刀步长加工带宽残留高度刀位点规划长远计划

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基于刀具姿态控制的刀轴矢量规划算法

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2022年第4期38卷 737-744页

作者：闵莉贾宏博徐冬冬沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168

目的研究在五轴铣削加工中,刀轴矢量规划对曲面加工效率的影响,通过合理的规划刀轴矢量,解决铣削加工过程中加工效率低的问题。方法基于刀具姿态控制的研究方法,分析刀具姿态角对加工带宽的影响;根据被加工曲面的曲率变化,动态的调整生... 详细信息

目的研究在五轴铣削加工中,刀轴矢量规划对曲面加工效率的影响,通过合理的规划刀轴矢量,解决铣削加工过程中加工效率低的问题。方法基于刀具姿态控制的研究方法,分析刀具姿态角对加工带宽的影响;根据被加工曲面的曲率变化,动态的调整生成刀具姿态角,完成对刀轴矢量的合理规划。结果笔者所提方法能够在避免局部干涉的情况下,获得最佳的刀具姿态角,可以有效地减少刀具轨迹长度,加工效率提高了20.02%。结论在刀轴矢量规划过程中,合理地控制刀具姿态角,能够有效地减少刀具轨迹,提高加工效率,改善加工质量。

关键词：刀轴矢量加工带宽局部干涉刀具姿态