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五轴加工奇异问题分析与非线性误差控制 预览
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作者 李冬冬 张为民 +3 位作者 隋浩楠 金希 尚腾飞 JürgenFleischer 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1112-1118,共7页
在计算机辅助制造软件中进行五轴加工编程时,后置处理反求旋转轴角度存在无解,即五轴加工的奇异问题,具体表现为旋转轴运动产生突变、非线性误差增大、加工质量下降。以A-C型五轴机床为例,通过研究刀轴的运动过程,证明C轴的转角是奇异... 在计算机辅助制造软件中进行五轴加工编程时,后置处理反求旋转轴角度存在无解,即五轴加工的奇异问题,具体表现为旋转轴运动产生突变、非线性误差增大、加工质量下降。以A-C型五轴机床为例,通过研究刀轴的运动过程,证明C轴的转角是奇异问题产生的原因。基于该结论提出一种新的检测奇异刀位点的刀轴分量k值遍历法和基于刀轴矢量插值与样条曲线拟合的非线性误差控制方案。通过S样件的五轴加工实验表明,相比于线性插值,所提方案在奇异区域内误差显著减小,曲面更加光滑,加工效率有所提高。 展开更多
关键词 五轴加工 奇异问题 刀轴矢量 非线性误差 样条插补
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一种双NURBS曲线的参数迭代插补算法 预览
2
作者 江本赤 王建彬 苏学满 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第5期754-760,共7页
为提高非均匀有理B样条(NURBS)曲线插补的步长精度,给出了一种基于参数迭代的双NURBS曲线插补算法。先进行刀尖点曲线插补,基于NURBS的局部特性分析,利用插补步长与参数增量间的近似线性关系,通过迭代寻优,获取了精确步长所对应的插补参... 为提高非均匀有理B样条(NURBS)曲线插补的步长精度,给出了一种基于参数迭代的双NURBS曲线插补算法。先进行刀尖点曲线插补,基于NURBS的局部特性分析,利用插补步长与参数增量间的近似线性关系,通过迭代寻优,获取了精确步长所对应的插补参数;然后依据双NURBS曲线间的同步关系,计算出刀轴矢量曲线的插补参数,实现了面向五轴加工的刀具位姿插补。实验结果表明,该方法所得的步长精度优于Taylor展开插补法,并可保证刀轴矢量与工件表面法线方向的一致性,有利于获得更加光滑的加工表面。 展开更多
关键词 参数迭代 双非均匀有理B样条 刀轴矢量 插补算法
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刀具摆角对复杂曲面轮廓精度的影响研究 预览
3
作者 吴志清 唐清春 《表面技术》 CSCD 北大核心 2018年第7期139-145,共7页
目的通过优化五轴联动加工中刀具摆角参数,基于后置处理技术提高复杂零件表面加工的轮廓精度。方法针对回转轴非线性运动造成的刀具姿态误差过大会导致零件轮廓精度低,提出了一种摆角优化方法。首先,对回转轴线性插补产生的刀具姿态误... 目的通过优化五轴联动加工中刀具摆角参数,基于后置处理技术提高复杂零件表面加工的轮廓精度。方法针对回转轴非线性运动造成的刀具姿态误差过大会导致零件轮廓精度低,提出了一种摆角优化方法。首先,对回转轴线性插补产生的刀具姿态误差进行分析,控制回转角的摆动幅度大小和初始位置;其次,将线性插补后的刀轴矢量投射到理论上始末两点矢量构成的平面上获得新的插补矢量,通过线性插补刀轴矢量来优化刀具空间姿态;最后,以某叶轮试件通过仿真及实际加工实验进行了验证。结果通过摆角优化方法后,叶片轮廓与理论轮廓的轮廓误差由0.08mm减小到0.04mm,最大过切量也由0.03mm减小到0.01mm。刀具摆角优化后,能大大提高复杂曲面零件的轮廓精度。结论基于后置处理技术对五轴机床回转轴摆角进行优化,在通用算法基础上加载角度优化算法,开发专用的后置处理器处理G代码程序,是一种提高复杂曲面加工轮廓精度的可行措施。实验验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 五轴联动 姿态误差 刀具摆角 后置处理 刀轴矢量
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刀具姿态误差的优化研究 预览 被引量:1
4
作者 吴志清 唐清春 《制造技术与机床》 北大核心 2018年第4期93-96,共4页
针对五轴加工中回转轴的非线性运动造成的刀具姿态误差过大会导致低的表面加工精度,如叶轮、叶片等复杂曲面零件会在进出汽边发生过切、欠切现象,提出了一种姿态误差优化策略。首先对回转轴线性插补产生刀具姿态误差进行分析;其次通... 针对五轴加工中回转轴的非线性运动造成的刀具姿态误差过大会导致低的表面加工精度,如叶轮、叶片等复杂曲面零件会在进出汽边发生过切、欠切现象,提出了一种姿态误差优化策略。首先对回转轴线性插补产生刀具姿态误差进行分析;其次通过投射线性插补刀轴矢量来优化刀具空间姿态;最后并通过仿真及叶轮试件切削加工,论证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 五轴联动 刀具姿态误差 线性插补 刀轴矢量
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五轴联动加工刀具姿态的优化策略 预览
5
作者 谭勇军 王玉涛 +1 位作者 唐清春 周泽熙 《汽轮机技术》 北大核心 2018年第4期318-320,317共4页
五轴联动机床是实现复杂曲面高精度、高效率加工的有效工具,在增加两回转轴扩大刀具自由度的同时,也增加了回转轴造成的刀具姿态误差.针对回转轴的非线性运动造成的刀具姿态误差过大会导致低的表面加工精度,如叶轮、叶片等复杂曲面零件... 五轴联动机床是实现复杂曲面高精度、高效率加工的有效工具,在增加两回转轴扩大刀具自由度的同时,也增加了回转轴造成的刀具姿态误差.针对回转轴的非线性运动造成的刀具姿态误差过大会导致低的表面加工精度,如叶轮、叶片等复杂曲面零件会在进出汽边发生过切、欠切现象,提出了一种姿态误差优化策略.首先对回转轴线性插补产生刀具姿态误差进行分析;其次通过投射线性插补刀轴矢量来优化刀具空间姿态;最后通过仿真及叶轮试件切削加工,论证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 五轴联动 刀具姿态误差 线性插补 刀轴矢量
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复杂曲面加工刀轴矢量优化研究
6
作者 曹著明 芦璐 +2 位作者 田小强 张祖航 张亚彪 《航空精密制造技术》 2018年第6期40-42,51共4页
本文对某复杂曲面的多轴数控加工刀轨进行了研究,针对该曲面的特征,采用可变轮廓铣策略;优化刀轴矢量,实现在曲面切削时,刀具的切削点到刀轴的投影距离最大,从而实现最大切削速度,提高表面质量。本文构建了切削过程的刀轴矢量变化模型,... 本文对某复杂曲面的多轴数控加工刀轨进行了研究,针对该曲面的特征,采用可变轮廓铣策略;优化刀轴矢量,实现在曲面切削时,刀具的切削点到刀轴的投影距离最大,从而实现最大切削速度,提高表面质量。本文构建了切削过程的刀轴矢量变化模型,最终完成刀轴矢量旋转角的优化。经验证采用该策略及模型能获得较高的表面质量和精度,达到设计和精度要求。 展开更多
关键词 复杂曲面 多轴数控加工 刀轨 刀轴矢量 优化
双转台五轴机床运动学分析及非线性误差研究 预览
7
作者 覃智广 陈洪容 代艳霞 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第10期229-232,共4页
建立正确的A-C型五轴联动机床的WCS(工件坐标)和MCS(机床坐标)之间的矩阵转换关系,从而得出刀轴矢量和机床两个转轴的转角之间的映射方程,对于理解机床运动和CAM系统是至关重要的。由于旋转轴运动及CNC的平动轴线性插补、旋转轴... 建立正确的A-C型五轴联动机床的WCS(工件坐标)和MCS(机床坐标)之间的矩阵转换关系,从而得出刀轴矢量和机床两个转轴的转角之间的映射方程,对于理解机床运动和CAM系统是至关重要的。由于旋转轴运动及CNC的平动轴线性插补、旋转轴跟随插补,导致五轴铣削过程会不可避免地产生非线性误差,详细分析了非线性误差产生的原因,舍弃线性插补而采用刀轴矢量平面插补,通过机床的逆运动学方程计算刀位的插补点和新的插补矢量,经CAM后处理系统转换成NC数控程序。最后给出一个实例进行分析和MATLAB仿真,验证了运动学推论和减小非线性误差策略的正确性。 展开更多
关键词 运动学方程 齐次矩阵转换 后置处理 非线性误差 矢量坐标
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基于4+2轴机床的叶轮加工技术 被引量:1
8
作者 石一琨 朱燏 陈志同 《北京航空航天大学学报》 CSCD 北大核心 2017年第10期2127-2134,共8页
为扩展4轴机床的加工能力,使4轴机床具有使用鼓形刀具加工叶轮类零件的能力,将4轴机床扩展至4+2轴机床。从机构学角度对4+2轴机床进行运动学分析,证明了4+2轴加工方法的刀具姿态具有一个可优化的角度。根据机床运动链模型,推导了机... 为扩展4轴机床的加工能力,使4轴机床具有使用鼓形刀具加工叶轮类零件的能力,将4轴机床扩展至4+2轴机床。从机构学角度对4+2轴机床进行运动学分析,证明了4+2轴加工方法的刀具姿态具有一个可优化的角度。根据机床运动链模型,推导了机床半联动轴参数与刀具姿态角度、联动轴运动参数之间的运动变换关系,得到了求解切触点处刀位信息的方法。根据对复杂曲面的几何分析、刀具干涉和机床运动范围,给出了一种4+2轴加工叶片的2个半联动轴参数选择方法。推导了4+2轴加工方法的刀轨生成算法。通过4+2轴叶轮加工实验,验证了4+2轴加工方法的可行性。实验结果表明,4+2轴加工方法生成的刀轨可用,使用4+2轴加工方法加工叶轮叶片的方案是可行的,具有生产应用价值。 展开更多
关键词 4+2轴机床 半联动轴 刀轴矢量 可达锥面 刀轨生成 叶轮加工
五轴加工刀具轨迹NURBS插补技术的研究 预览 被引量:2
9
作者 蔡安江 杜金健 +1 位作者 宋仁杰 李林 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第3期402-408,共7页
为了解决直线插补和圆弧插补的不足,以三次NURBS参数样条为基础对五轴加工的NURBS插补的进行研究;基于UG前置输出刀位数据点,分别对刀尖点和刀轴矢量参数化,反算求出控制顶点,实现NURBS插补,同时通过对插补点的曲率计算,推导出插补误差... 为了解决直线插补和圆弧插补的不足,以三次NURBS参数样条为基础对五轴加工的NURBS插补的进行研究;基于UG前置输出刀位数据点,分别对刀尖点和刀轴矢量参数化,反算求出控制顶点,实现NURBS插补,同时通过对插补点的曲率计算,推导出插补误差与进给速度的关系,进而用进给速度控制插补误差;基于IMSpost和HEIDENHAIN iTNC530数控系统,进行NURBS插补功能的后置处理器的研究,实现高效NC程序的输出;基于MATLAB,以叶轮的NURBS插补刀具轨迹进行仿真验证,实现了NURBS刀具轨迹的NC输出。 展开更多
关键词 NURBS插补 刀尖点 刀轴矢量 进给速度 插补误差
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基于Mastercam的五轴加工中心编程实训课程规划 预览 被引量:1
10
作者 韩伟 梁秋华 +1 位作者 刘建光 胡伟锋 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2016年第6期112-115,共4页
针对Mastercam软件的五轴编程策略模板合理设计实训教学的典型零件编程加工训练任务,将Mastercam编程软件策略中刀轴矢量控制方式和刀具倾斜选择应用与加工零件的几何特征形状对应结合开展实训教学,指导学生完成编程实训中典型的定向加... 针对Mastercam软件的五轴编程策略模板合理设计实训教学的典型零件编程加工训练任务,将Mastercam编程软件策略中刀轴矢量控制方式和刀具倾斜选择应用与加工零件的几何特征形状对应结合开展实训教学,指导学生完成编程实训中典型的定向加工、管道加工和曲面区域加工等任务导向训练,通过机床类型设定及程序后处理参数设置应用,帮助学生进一步理解五轴机床结构和坐标轴组成,提升学生加工编程的知识能力和技术素质。 展开更多
关键词 五轴加工 编程策略 刀轴矢量 典型零件 任务导向
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NX多轴数控加工投影矢量和刀轴控制的使用方法及技巧 预览
11
作者 付天翼 陆龙福 《机械工程与自动化》 2016年第2期217-217,219共2页
介绍了多轴数控加工投影矢量和刀轴控制中各种类型的使用方法、适用场合以及使用技巧,以便根据不同的产品曲面型面,正确选择相适应的投影矢量和刀轴控制类型。控制刀具与曲面间的接触方式,使加工曲面型面更高效、刀具受力更合理、加工... 介绍了多轴数控加工投影矢量和刀轴控制中各种类型的使用方法、适用场合以及使用技巧,以便根据不同的产品曲面型面,正确选择相适应的投影矢量和刀轴控制类型。控制刀具与曲面间的接触方式,使加工曲面型面更高效、刀具受力更合理、加工质量更高,有效保障复杂曲面的加工精度。 展开更多
关键词 刀轴控制 投影矢量 多轴数控加工
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基于有向图的刀轴矢量优化研究 预览
12
作者 刘红军 曹宁江 赵吉宾 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第19期2629-2632,共4页
针对球头铣刀的五轴数控加工,提出了一种基于有向图的刀轴矢量优化方法。根据刀轴矢量数据量大的特点,提出了建立刀轴矢量有向图的最小优化模型和算法。该方法能获得全局刀轴矢量变化量最小的刀轴矢量序列,将可行域边界上的刀轴矢量加... 针对球头铣刀的五轴数控加工,提出了一种基于有向图的刀轴矢量优化方法。根据刀轴矢量数据量大的特点,提出了建立刀轴矢量有向图的最小优化模型和算法。该方法能获得全局刀轴矢量变化量最小的刀轴矢量序列,将可行域边界上的刀轴矢量加入到有向图的计算中,提高了算法的计算效率。仿真分析表明,该方法优化了刀轴矢量的连续性和光顺性,对于最佳刀具姿态在可行域边界上的加工具有一定的适用性。 展开更多
关键词 刀轴矢量 五轴数控加工 有向图 可行域边界 空间构造法
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五轴联动后置处理技术的应用 预览
13
作者 蒋道顺 雷蔓 姚民菊 《机械工程师》 2015年第1期198-199,共2页
根据指定数控机床的特点及NC程序格式要求进行分析和处理,通过刀触点和刀位矢量的坐标空间转换,最终生成五轴联动数控机床能够直接识别的NC程序。
关键词 五轴联动 后置处理 刀轴矢量
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离心泵叶轮叶片的加工方法研究 预览
14
作者 刘冰 《干燥技术与设备》 CAS 2014年第5期37-41,共5页
此篇论文主要写了叶轮直纹叶片在DMU-70eV的五轴数控铣中的加工方法。首先介绍了叶片的造型方法,通过木模截线图和轴面投影图获取型值点进行三维造型;然后根据叶片成型原理来进行刀路规划,让工作台旋转至合适角度,使刀具能够沿轴面... 此篇论文主要写了叶轮直纹叶片在DMU-70eV的五轴数控铣中的加工方法。首先介绍了叶片的造型方法,通过木模截线图和轴面投影图获取型值点进行三维造型;然后根据叶片成型原理来进行刀路规划,让工作台旋转至合适角度,使刀具能够沿轴面截线方向走刀;接着详述了刀距和刀具加工起始点坐标的计算方法,通过B样条曲线插值方法来求新的型值点坐标;最后编写刀路,并进行加工模拟仿真。 展开更多
关键词 叶轮叶片 型值点 刀轴矢量 轴面截线 空间曲线拟合
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基于运动学约束的刀轴矢量优化研究 预览
15
作者 刘红军 钟波 赵吉宾 《机床与液压》 北大核心 2013年第13期46-48,共3页
针对五轴数控加工中由于避免全局干涉而带来的刀轴矢量变化过大的问题,提出了向前、向后修正的平缓过渡方法,优化刀轴矢量的变化。建立了机床旋转轴角速度约束条件,并且在每一刀触点处建立进给坐标系,通过在进给坐标系下调整已有刀... 针对五轴数控加工中由于避免全局干涉而带来的刀轴矢量变化过大的问题,提出了向前、向后修正的平缓过渡方法,优化刀轴矢量的变化。建立了机床旋转轴角速度约束条件,并且在每一刀触点处建立进给坐标系,通过在进给坐标系下调整已有刀轴矢量的倾角和摆角使得相邻刀触点间的刀轴矢量变化满足机床旋转轴运动学要求,保证刀具轨迹上进给率的连续性。算法仿真和算例分析表明,所提出的方法合理可行,能使刀轴矢量变化光顺,保证了加工过程的平稳和高效。 展开更多
关键词 全局干涉 运动学约束 五轴加工 刀轴矢量
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开式整体导叶轮的多轴联动高效数控加工工艺技术研究 预览 被引量:1
16
作者 吴家奎 段昌德 +2 位作者 吴勤 吴伟 丁国富 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第2期 270-273,共4页
针对开式整体导叶轮的结构特点,提出了一套高效的多轴联动数控加工工艺技术。该技术将导叶轮的加工规划为粗加工和精加工两个阶段:首先利用型腔铣高效去除毛坯的大余量,然后利用基于加工过程中的工件的3+2轴的加工方式进行半精加工,... 针对开式整体导叶轮的结构特点,提出了一套高效的多轴联动数控加工工艺技术。该技术将导叶轮的加工规划为粗加工和精加工两个阶段:首先利用型腔铣高效去除毛坯的大余量,然后利用基于加工过程中的工件的3+2轴的加工方式进行半精加工,该方法有效地解决了曲面局部余量分布不均的现象;重新规整驱动参数面的u、v参数,结合参数线加工路径规划方法的特点,利用边界点插补来控制刀轴矢量的方式进行精加工。实践表明:该工艺技术除了提高加工质量外,还能有效缩短导叶轮生产周期。 展开更多
关键词 整体导叶轮 多轴联动数控加工 型腔铣 加工过程中的工件 重新参数化 刀轴矢量
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离心泵叶轮叶片的加工方法研究 预览 被引量:1
17
作者 刘冰 魏修亭 尹立霞 《现代制造技术与装备》 2008年第3期 5-7,共3页
此篇论文主要写了叶轮直纹叶片在DMU-70eV的五轴数控铣中的加工方法。首先介绍了叶片的造型方法.通过木模截线图和轴面投影图获取型值点进行三维造型;然后根据叶片成型原理来进行刀路规划,让工作台旋转至合适角度,使刀具能够沿轴面... 此篇论文主要写了叶轮直纹叶片在DMU-70eV的五轴数控铣中的加工方法。首先介绍了叶片的造型方法.通过木模截线图和轴面投影图获取型值点进行三维造型;然后根据叶片成型原理来进行刀路规划,让工作台旋转至合适角度,使刀具能够沿轴面截线方向走刀;接着详述了刀距和刀具加工起始点坐标的计算方法,通过B样条曲线插值方法来求新的型值点坐标;最后编写刀路,并进行加工模拟仿真。 展开更多
关键词 叶轮叶片 型值点 刀轴矢量 轴面截线 空间曲线拟合
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华中8系统基于RTCP刀轴矢量控制的五轴编程及应用 预览
18
作者 胡松林 詹华西 张珍明 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2018年第2期74-77,共4页
刀轴矢量编程因方便在不同结构五轴机床上迁移使用而优势日渐突显。针对华中8系统在五轴加工旋转刀轴中心控制(Rotational Tool Center Point,RTCP)中刀轴矢量插补编程的指令特点,以矩形槽锥壁加工为例介绍了其编程控制方法,并在VERI... 刀轴矢量编程因方便在不同结构五轴机床上迁移使用而优势日渐突显。针对华中8系统在五轴加工旋转刀轴中心控制(Rotational Tool Center Point,RTCP)中刀轴矢量插补编程的指令特点,以矩形槽锥壁加工为例介绍了其编程控制方法,并在VERICUT多轴环境及华中8系统机床上进行了仿真验证。 展开更多
关键词 华中8系统 旋转刀轴中心控制 刀轴矢量编程 切削仿真
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基于单位球面生成的等距双NURBS刀具路径规划 预览 被引量:2
19
作者 张守军 张立强 张君 《轻工机械》 CAS 2015年第3期50-53,共4页
目前由离散刀位点数据生成的2条NURBS曲线刀具路径中,刀轴点NURBS曲线与刀具中心点NURBS曲线间距有可能存在不相等的问题,提出一种单位球面下优化刀轴矢量NURBS曲线的方法,用以解决生成的等距双NURBS刀具路径中2条NURBS曲线间距有可能... 目前由离散刀位点数据生成的2条NURBS曲线刀具路径中,刀轴点NURBS曲线与刀具中心点NURBS曲线间距有可能存在不相等的问题,提出一种单位球面下优化刀轴矢量NURBS曲线的方法,用以解决生成的等距双NURBS刀具路径中2条NURBS曲线间距有可能不相等的问题。算例表明,本算法可以对工件坐标系下的线性刀路进行光顺,确保双NURBS样条曲线的间距相等。 展开更多
关键词 五轴加工 等距双NURBS刀具路径 单位球面 优化刀轴矢量NURBS曲线
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三角网格模型五轴加工刀轴矢量调整及优化 预览 被引量:1
20
作者 祁杨停 黄常标 林俊锋 《华侨大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2014年第5期481-486,共6页
为消除全局干涉,提出了一种基于K-D树及刀具离散的高效刀轴矢量调整算法.算法首先以有限个点离散表示刀具,然后利用K-D树快速查找刀具的可能干涉点,并在此基础上计算调整后的刀轴矢量.为避免过大的刀轴矢量突变,提出一种分角度区域方法... 为消除全局干涉,提出了一种基于K-D树及刀具离散的高效刀轴矢量调整算法.算法首先以有限个点离散表示刀具,然后利用K-D树快速查找刀具的可能干涉点,并在此基础上计算调整后的刀轴矢量.为避免过大的刀轴矢量突变,提出一种分角度区域方法优化刀轴矢量.实例验证表明:算法能够高效实现全局干涉避免及刀轴矢量优化. 展开更多
关键词 五轴数控加工 全局干涉避免 刀轴矢量优化 K-D树检索
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