摘要：在非可展直纹面的圆锥刀侧铣加工中,刀位优化是减小原理性误差的关键,目前还存在着刀位优化方法复杂或刀位优化后加工精度不高的问题,难以解决。针对上述问题提出一种基于响应面的刀位优化方法。利用设计曲面(非可展直纹面)发出的法向标杆射线,将刀具包络面表示为设计曲面的相伴曲面,并以连续刀位截得的最小标杆值表示包络误差。证明了标杆最小值条件与包络条件的等价性,针对某一瞬时刀位,将设计曲面上通过刀轴的法向标杆定义为特征标杆,在此基础上提出单刀位最优位姿的判定条件:刀具截得的各特征标杆长度的平方和为最小。基于面心组合实验设计方法,结合刀轴位姿空间的逐代压缩策略,再利用响应面方法建立优化目标函数与位姿参数的显式函数关系,进一步得到刀具最优位姿参数。通过实例计算和对比分析证明了所提方法的有效性。结果表明,采用该方法可以提高刀具位姿的最优化性能,模型拟合精度高,预测结果准确,并可以显著降低曲面全域的包络误差。

摘要：针对圆锥刀侧铣加工非可展直纹面中复杂的刀轴轨迹规划问题,提出一种直观简便的刀轴轨迹生成方法。利用圆锥面的性质,给出法向映射曲线的定义即刀具轴线上诸点在设计曲面上的法向投影点的集合,将刀具包络面向设计曲面的逼近问题转化为每个刀位下法向映射曲线与特征线的最小二乘逼近问题,并给出刀具包络面尚未形成时单刀位下理想特征线的生成方法。用两点偏置法生成初始刀位,以此为基准,利用刚体运动学方法将刀轴位姿描述为3个回转与3个平移运动参数的函数,从而建立单刀位优化条件与6个运动参数的非显性的函数关系。采用拉丁超立方的试验设计方法求解,分析并优选计算过程中的影响因素,得到最优刀位,进而获得优化后的刀轴轨迹面。实例计算可知,刀轴优化后的包络误差显著降低,并且计算结果稳定。该方法可为非可展直纹面的圆锥刀侧铣加工提供一定的理论依据。

摘要：为了提高开式整体叶盘的粗加工稳定性,在粗加工阶段,提出采用将自由曲面蜕变为直纹面的方式简化开式整体叶盘通道开槽加工的难度,实现稳定切削。讨论了直纹面逼近自由曲面的算法,提出了一种新的刀轴矢量计算方法,并基于直纹面给出了开式整体叶片通道四坐标侧铣粗加工数控编程方法,规划出了无干涉的刀位轨迹。实例验证表明,采用该方法可快速有效地实现开式整体叶盘的开槽粗加工,并可提高开式整体叶盘加工中的稳定性。

摘要：为提高任意扭曲叶轮五轴整体铣制的加工质量和效率,在粗铣阶段,拟合出一个"加厚"的单一直纹面叶片来包络任意扭曲叶片,实现用侧铣来完全代替点铣加工;在半精加工阶段,对侧铣粗加工作出改进,选取符合条件的原设计任意曲面的型值线作为分界线,分段进行直纹面的拟合,实现分段侧铣,同时兼顾高效性和叶片成形面精确度要求。并以某型号叶轮为例,通过整体建模、数控编程以及实际加工验证了算法在实践中的可行性。

摘要：圆柱刀轴轨迹面与设计曲面的等距面之间的最大法向误差等于圆柱刀的包络面与设计曲面之间的最大法向误差。笔者利用此性质提出一种改进的刀轴轨迹面的直纹逼近的方法来获得高精度的侧铣加工刀位。其基本思想是找出与设计曲面等距面的最大误差最小的直线逼近,利用此方法得到一系列的直线段以后采用样条插值形成刀轴迹面,再通过限制弦高差对刀轴轨迹面进行离散获得最终的刀具路径。最后把所提出的方法应用到三元叶轮的五轴精加工刀位规划中,取得了较好效果。

摘要：曲面加工工艺中需要对关键点位的轮廓度误差即点位轮廓误差进行预测,为了提高预测精度,提出了一种侧铣表面点位轮廓误差预测方法。首先利用刀触点和刀位点之间的几何关系,计算得到侧铣扫掠面上的轮廓点阵列;然后结合轮廓度误差的测量原理,利用NURBS曲面拟合方法构建了理想和实际加工表面模型,推导了预测点法线与实际加工表面交点的求解方法,实现了侧铣表面点位轮廓误差的预测;最后实验结果表明,预测值和测量值的差值都在0.006mm以内,且变化趋势相同,从而验证了该预测方法的有效性和准确性。

摘要：分析了五坐标侧铣数控加工中刀具与非可展直纹面的几何拟合关系,结合刀位计算的结果,计算被加工曲面上任意一点到与其邻近的一系列相关刀轴的最短距离,从而判别出该点加工误差的性质。通过计算该点到刀具轮廓曲面族的极限距离的方法求得其加工误差。

摘要：针对圆柱刀侧铣加工非可展直纹面的刀路规划问题,将刀具线性插补轨迹与理论轨迹面之间的几何偏差考虑到刀位优化中。首先从设计曲面的两条引导线偏置并离散成初始刀位,提出网格法构建刀位点处的误差函数,运用动点寻优的方法优化初始刀位的刀轴矢量。在此基础上,构建了插补轨迹面与理论刀具轨迹面之间的几何偏差分布模型,调整刀位点以减小相邻刀位间的几何偏差,在无需增加刀位点的情况下使刀具插补轨迹面逼近理论刀轴面。实验结果表明,优化后的加工曲面误差波动范围减小,最大误差值降低了35.78%。

摘要：在侧铣加工中,刀具磨损和变形引起的刀具回转轮廓误差在实际加工前难以准确预测。提出一种工件形状刀具轮廓映射的辨识试验方法来获取加工过程刀具回转轮廓误差,并通过多因素正交试验获取了不同工况下刀具回转轮廓误差数据库。基于误差数据,采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)技术建立了刀具回转轮廓误差预测模型。运用遗传算法优化对所提模型有重要影响的核函数参数和错误惩罚因子,建立了基于遗传算法优化的最小二乘支持向量机(GA-LS-SVM)模型,并与未经遗传算法优化的LS-SVM模型进行了对比,试验结果表明,GA-LS-SVM预测模型能更好地适用于刀具回转轮廓误差预测。

摘要：三维曲面加工制造是通过刀具刃口的运动扫掠面逼近设计曲面来实现的。针对单行侧铣加工,定义用于评价设计曲面与加工曲面之间偏差的点—刀具包络面有向距离函数。基于刀具包络面的双参数球族包络表示,提出无须构造包络面而直接计算该有向距离的方法,并推导出其关于刀轴轨迹面形状控制参数的一阶梯度表达式,以定量刻画刀具路径的改变对加工曲面法向误差的影响。在此基础上构造基于导数信息的刀具包络面向设计曲面的离散点云的最佳一致逼近算法,并应用序列线性规划算法来求解该约束优化问题,实现圆锥刀五轴侧铣加工刀具路径的整体优化,应用于叶轮叶片加工的实例表明该方法能够显著提高加工精度。有关理论和方法同样也适用于一般回转刀具的侧铣加工规划。