四轴端刀无干涉刀位计算

四轴端刀无干涉刀位计算

一、四轴端刀无干涉刀位点计算(论文文献综述)

徐冬冬[1](2020)在《基于等残留高度法的五轴数控加工刀具轨迹优化研究》文中进行了进一步梳理五轴数控加工中心以其高精度、高自由度、自动化程度高等特点,成为叶轮、叶片、螺旋桨等复杂曲面零件唯一的加工方式,广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车制造、模具制造等行业,为国家工业的发展提供了巨大的助力。基于五轴数控加工的刀具轨迹规划作为复杂曲面设计到复杂曲面加工的核心环节,对复杂曲面类零件的成品质量有重要的影响,一直是国内外专家研究的热点和难点。本文系统分析了五轴数控机床在国内外的发展历程、主要分类方式、未来发展方向等;介绍了NURBS复杂曲面的建模方式及微分几何特征;对等残留高度法的规划原理进行深入研究的基础上,本文提出了针对步长精度优化的步长累积误差消除算法,针对光顺轨迹生成的突变点消除方法,针对高度加工的螺旋轨迹生成方法,最后通过仿真验证均取得了良好的效果,能有效提高加工精度、加工效率和工件表面质量。本文所做的具体研究成果和创新如下:(1)提出了一种高精度走刀步长的刀具轨迹规划方法。分析等残留高度法的基本原理,并根据相邻轨迹线的走刀步长、加工行距、短程线方向等信息,推算出偏置轨迹线上对应刀触点间的步长计算公式,进一步分析出在轨迹光顺的条件下步长变化的一般规律,发现等残留高度法在生成光顺轨迹时,步长会产生累积误差,导致实际走刀步长严重偏离理论走刀步长,降低加工精度,根据实际步长和理论步长提出步长误差变化率的概念,设计步长累积误差消除算法,控制偏置轨迹线中的步长误差,最后的仿真结果证实了步长累积误差理论的正确性和步长累积误差消除算法的合理性。(2)提出了一种光顺轨迹生成的刀具轨迹规划方法。等残留高度法生成的轨迹线之间有严重的依赖性,有时会造成后续偏置轨迹线出现突变点、拐点、自相交等,使轨迹线发生折弯,严重影响轨迹光顺性,本文通过分析走刀方向与后续走刀轨迹的位置关系,提出了判定突变点、拐点的方法,并结合等残留高度法的规划原理,提出了突变点、拐点的消除方法,经仿真验证,用本文提出的方法全部消除了轨迹线中的突变点和自相交现象,生成了光顺的刀具轨迹,有效提高了加工精度,保证了工件的表面质量。(3)提出了一种针对高速加工的等残留螺旋轨迹规划方法。等残留螺旋轨迹结合了等残留高度法加工效率高、工件表面残留高度相等和螺旋走刀抬刀、落刀、刀具空行程少、刀具载荷稳定的优点,适合于高度加工,本文结合等残留光顺轨迹生成方法,设计了等残留螺旋轨迹规划算法,生成了光顺的等残留螺旋轨迹,仿真显示等残留对比等参数螺旋轨迹,在轨迹线总长度,转角数量方面均有较大优势,能有效的提高加工效率。

李国彦[2](2019)在《大型整体叶轮五轴插铣无顶刀轨迹规划研究》文中指出离心压缩机广泛应用于航空航天、石油化工、天然气等行业中,是国家基础工业的核心设备。叶轮是离心压缩机的核心部件,其中半开式整体叶轮的加工具有代表性。半开式整体叶轮加工效率低是目前的普遍现状。五轴插铣叶轮流道是目前效率较高的加工方法,但是五轴插铣中的顶刀现象很少有人讨论。本文研究了半开式整体叶轮流道五轴插铣加工的轨迹规划问题,给出了一种“双列开槽”的五轴插铣加工轨迹规划方法,能够精简刀轴数量,提高加工效率;构建了叶轮五轴插铣加工的顶刀识别模型,提出了一种叶轮流道五轴插铣加工的顶刀排除方法,能够对已有叶轮流道五轴插铣加工轨迹进行顶刀现象排除,通过仿真和实际加工验证方法的有效性。本论文主要内容如下:(1)给出了构建半开式整体叶轮模型的思路。介绍了建模过程中用到的数学工具:B样条曲线的反算和插值、直纹面叶片以及回转矩阵,对建模过程中用到的方法和原理进行了推导和分析。构建了半开式整体叶轮的参数化模型。(2)基于“双列开槽”五轴插铣工艺对叶轮流道进行加工轨迹规划。根据流道宽度划分加工区域,确定插铣刀具直径,通过直纹面叶片向流道内法向偏置获得偏置直纹面,将得到的偏置直纹面母线族作为刀具轴线,采用刀具沿其轴线抬刀后逐步逼近轮毂面的方法获得刀位点。获得了叶轮流道无干涉的五轴插铣加工轨迹。编写了能够自动对叶轮流道进行五轴插铣加工轨迹规划的程序,并能生成加工软件识别的APT刀位文件。(3)针对五轴插铣加工中的顶刀问题,分析插铣顶刀现象产生的原因。通过分析相邻两次插铣刀具底部圆相对位置关系来判断加工轨迹是否发生顶刀现象,建立了五轴插铣加工顶刀的识别模型。编写了叶轮五轴插铣顶刀识别程序,能够读取APT刀位文件判断出顶刀现象发生的位置。(4)研究叶轮五轴插铣加工的顶刀排除问题,提出了一种叶轮五轴插铣顶刀现象的排除方法,通过调整刀具轴线和刀位点来排除顶刀现象。编写了叶轮五轴插铣顶刀排除程序,能够读取APT刀位文件并对其进行顶刀现象的排除,获得了叶轮流道五轴插铣加工的无顶刀刀具轨迹。(5)将叶轮流道五轴插铣加工的无顶刀刀具轨迹用于仿真及实际加工,分析加工完毕后的叶轮流道底部刀纹面,证实了叶轮五轴插铣顶刀识别模型及排除方法的有效性。

高卓黎[3](2019)在《四轴数控铣削加工复杂曲面运动轨迹规划及分析》文中认为在研究数控铣削零件内腔复杂曲面的加工过程中,曲面的几何模型创建、刀具轨迹规划以及切削参数的优选对曲面的高质量、高效率、低成本加工都有着重要的意义。基于此本文对其进行了避免干涉的刀具轨迹规划生成与分析、切削参数优化等方面的研究,通过数控加工仿真进行验证,并设计加工可视化仿真系统。具体研究内容可以概括如下:(1)基于NURBS曲线曲面原理构建零件曲面模型;依据曲面的几何形态和加工要求作出精加工的工艺布局;对刀具的走刀路径进行规划,建立椭球头刀铣削模型,计算全局坐标系下刀位点和刀轴矢量,为之后的轨迹生成做铺垫。(2)判断曲面与刀具之间是否满足局部可铣性充要条件,提出碰撞干涉的刀具姿态检测方法和修正方法。建立使加工行距最大的目标函数,将刀具姿态的可行域作为约束条件进行求解,计算满足最大加工行距的刀具位姿,并基于等残留高度法生成一系列刀触点,将其转化为刀位点后拟合成轨迹,与等距截面法的轨迹长度作对比。(3)依据加工时间和加工成本的预测模型,建立多目标综合优化函数的数学模型,采用遗传算法得出切削速度和每齿进给量的最优组合;基于恒进给速度的处理方法对本文规划的刀具轨迹预处理,结合优化后的切削参数对其机床的运动学特性进行分析,并与等距截面法生成的轨迹结果作对比。(4)将获得的刀位文件进行后置处理获得NC程序,采用Vericut搭建机床模型树和刀具并配置仿真环境,对内腔曲面的精加工过程进行仿真,以验证NC程序是否合理,以及加工质量是否达到要求。(5)设计数控加工可视化系统,该系统以Visual Studio为开发平台,在VC++的编程环境下对OpenGL图形接口进行调用,通过DNC通讯模块对机床数据进行采集和传输,其中DNC模块采用C/S和B/S两种架构相结合。该系统实现对数控加工过程中的可视化仿真、刀具轨迹显示以及错误报警。

孙显志[4](2019)在《组合曲面三坐标数控编程软件开发》文中认为组合曲面零件已广泛运用在飞机、汽车、船舶和模具制造等行业中,如何在无拓扑关系的组合曲面中生成连续的加工轨迹是企业生产加工中的关键。根据企业实际需求,本文重点研究了鞋植组合曲面的刀具轨迹规划方法和曲面跨界时的跨界刀具轨迹计算方法,最后将规划方式和跨界算法嵌入数控编程软件中,生成加工轨迹,进行实验加工,对研究成果进行了检验、分析。首先,本文使用鞋楦IGES组合曲面数据,从文件中读取曲面及裁剪信息,通过曲面正算构造出B样条曲面,采用螺旋线投影法,从空间螺旋线上设置导动点,利用迭代算法计算出导动点沿螺旋线半径方向在曲面上的投影点,并通过角度限制算法解决了组合曲面中各曲面法矢量方向不同的问题,根据投影法原理,制定了投影点加密算法,解决了螺旋线投影法中部分曲面投影点较为稀疏的问题。其次,将曲面边界情况分类,对不同的边界情况提出不同的判别方式和跨界处投影点算法。针对组合曲面中的裁剪曲面提出了投影点筛选算法,将曲面的空间投影点映射到二维参数面,生成参数坐标,利用射线法对裁剪范围内的投影点进行筛选,算出最终的投影点,并根据加工刀具和法矢量生成刀具轨迹。第三,使用C++编程语言在VC平台的MFC应用程序中开发组合曲面数控编程功能,嵌入已有软件平台中。在软件平台中完成了IGES文件的读入、显示、数控编程等工作,根据企业需求,开发出数控编程软件中的人机交互功能,并给出了每种功能的实现算法。最终,根据加工方式对数控程序做后置处理,给出了后置处理算法。利用VERICUT仿真软件对生成的数控程序进行仿真,检证轨迹后,使用实验室机床完成实际的加工实验,验证了本文研究内容的正确性。

李建军[5](2018)在《复杂曲面加工刀具轨迹规划技术研究》文中研究表明随着航空航天、汽车、核电、船舶等制造业领域的迅猛发展,对各种工业产品的功能、外形提出了更高的要求,因而大量具有复杂曲面的工业产品应运而生。该类零件的加工大都是采用先进的数控加工中心完成的,数控加工过程中最为核心的就是刀具运动轨迹的规划,它直接影响着数控加工的效率以及加工的质量。因此,本文从加工效率、质量这两方面考虑,在现有的等残留高度方法上进行优化改进,针对其主刀具轨迹的选择提出了新的研究算法,进行仿真研究,通过与对比方法的对比分析,验证了新方法的高效性,优越性。本文对现有曲面加工的刀具轨迹研究方法进行了总结分析,发现等残留高度法应用较为广泛,但其也存在主刀具轨迹选择方法简单不合理的问题,因此,针对等残留高度法中初始轨迹的选择进行了更进一步的研究,提出了曲率划分选择初始轨迹的方法。并对其进行了仿真验证,通过与原方法进行结果比对分析,验证了该方法在满足加工精度的要求下,有更高的加工效率。本文对刀具轨迹规划中出现的干涉问题进行了研究,分析了当前干涉存在的主要问题及解决方法,从干涉检测效率和避免方式两个方面考虑,提出了网格曲面模型创建K-D树模型和刀具离散化两方面的研究方法,大大提高了干涉的检测效率,对刀轴角度调整进行了分析研究。最后通过模拟仿真验证了该方法的高效性及有效性。本文选用了典型的曲面零件叶轮,运用本文所述的方法对其进行研究,基于VERICUT对其进行了数控仿真加工。根据仿真结果,发现可以满足设计要求,证明了该方法的正确性、可行性。最后在DMU50加工中心上进行了实际加工,同时也对对比方法进行了实际加工,通过对得到的实物进行比较,从加工效率和质量两方面考量,验证了该方法的优越性。

莫靖宇[6](2017)在《泛摆线齿轮五轴数控加工刀具轨迹规划研究》文中研究表明泛摆线齿轮是以短幅外摆线的等距曲线为齿廓曲线的一种摆线齿轮,具有滑动率低,传动平稳等优点,适合大速比、大功率、结构尺寸小的齿轮传动。目前对泛摆线齿轮的研究主要集中在齿形设计和参数优化等方面,而对其加工方法研究尚不充分,且无专用加工机床加工泛摆线齿轮,限制了泛摆线齿轮在RV减速器上的应用。为此,本文提出在五轴数控机床上端铣加工泛摆线齿轮的方法,以期简化泛摆线齿轮加工工艺、提高加工效率、实现泛摆线齿轮的以铣代磨。论文围绕泛摆线齿轮参数化建模、五轴数控刀具路径规划与加工仿真、刀轴矢量干涉判别与处理、铣削参数优化等内容展开研究,为下一步大速比泛摆线齿轮减速器和专用加工机床的研制提供理论基础和科学依据。论文主要研究内容如下:⑴泛摆线齿轮参数化建模。基于坐标变换和曲线等距方法,得出泛摆线齿轮数学模型,推导出泛摆线齿轮齿廓无尖点边界条件;基于UG建模软件,实现泛摆线齿轮参数化建模。⑵泛摆线齿轮五轴端铣加工刀具轨迹规划。基于泛摆线齿轮几何特征和数控加工技术,提出泛摆线齿轮端铣加工方法,规划出泛摆线齿轮端铣加工刀具轨迹;基于端铣刀五轴铣削模型,建立泛摆线齿轮五轴端铣加工刀轴矢量局部干涉、全局干涉的判别与处理模型。⑶泛摆线齿轮数控编程与加工仿真。以UG数控编程软件为平台,实现泛摆线齿轮的数控编程;基于post builder软件,开发出刀具路径后置处理软件,实现泛摆线齿轮刀具轨迹数控程序的转换;基于VERICUT数控仿真软件,对泛摆线齿轮端铣加工进行加工仿真,实现泛摆线齿轮五轴端铣加工刀轴矢量的干涉检验。⑷泛摆线齿轮五轴端铣加工实例及精度分析。在五轴数控机床上,对泛摆线齿轮进行端铣加工,得到泛摆线齿轮加工样件,验证刀具轨迹规划方法可行性;提出利用ZYGO光学表面轮廓粗糙度仪和海克斯康影像仪,对泛摆线齿轮进行齿面粗糙度和齿形精度检测,检测结果表明了泛摆线齿轮端铣加工达到磨削效果;基于正交试验法,探究主轴转速、进给速度、切削深度、刀轴倾角对泛摆线齿轮齿面粗糙度、齿形精度的影响程度;基于多元线性回归分析方法,建立铣削参数与泛摆线齿轮齿面粗糙度、铣削参数与泛摆线齿轮齿形精度预测模型,对实验进行了加工精度预测,实验结果验证了该模型的有效性。

杨之宝[7](2017)在《整体叶轮类零件数控加工关键技术研究》文中研究表明整体叶轮作为透平机械的核心部件,广泛应用于航空航天、核电、汽车、冶金等领域,这类零件的设计需综合考虑流体力学、空气动力学等多个学科,因此其性能参数受加工方法、加工表面质量及加工精度的影响巨大。随着计算机技术、数控技术等的飞速发展,叶轮的加工技术也日新月异。为了加工出高精度的叶轮类零件,本文结合实验室的设备,针对整体叶轮类零件数控加工的关键技术进行研究。本论文主要研究双转台五轴数控机床后置处理的开发、整体叶轮数控加工的仿真与优化等内容,又对整体叶轮数控加工工艺进行规划,最后加工出实际的零件,对课题的理论研究部分进行验证,并对该类零件的制造具有显着的意义。本文通过分析叶轮加工的技术要求和加工难点,针对叶轮几何特征,对整体叶轮的数控加工工艺进行规划,包括毛坯的选择、加工阶段的划分、切削参数的确定、加工路线的制定等,在UG/CAM平台上,生成无干涉的刀位轨迹文件。针对实际加工使用的DMU50五轴数控机床,在研究后置处理算法的基础上,基于NX/PostBuilder开发专用后置处理程序,并将刀位轨迹文件转化为数控代码。本文在VERICUT系统中构建DMU50虚拟数控机床,通过其仿真模块对实际加工过程进行演示,实现完全的虚拟加工;并且针对加工轨迹和切削速度分别进行优化,实现高质量NC代码的输出。

梁永收[8](2016)在《整体叶盘通道多轴加工刀具尺寸及空间位姿优化方法》文中研究表明整体叶盘是新一代航空发动机风扇、高压压气机的关键零件,其多轴数控加工技术直接影响整体叶盘的加工质量和生产周期,是制约我国航空武器研制的瓶颈。整体叶盘通道开敞性差,叶片相互遮掩,属于典型的复杂多约束零件,其多轴数控加工中涉及的几何学和运动学问题求解困难。本文针对整体叶盘多轴数控加工中的可加工性分析、刀轴可摆动区间计算、插铣粗加工过程规划、精加工刀轴矢量平稳性规划等关键技术开展研究。论文的主要研究内容和取得的主要创新性成果如下:(1)提出了整体叶盘数控加工的可加工性分析方法。针对整体叶盘的典型结构,提取了整体叶盘的加工特征,并对叶片特征进行了曲面参数化重建。通过对不同直径的加工刀具与整体叶盘的加工特征进行干涉判断,计算了整体叶盘通道多轴加工时的无干涉最大刀具直径。以刀柄与整体叶盘无干涉为条件,计算了在给定刀轴方向下的无干涉刀具长度,并最终得到了整体叶盘通道加工时的全局最短刀具长度。使用最大刀具尺寸和刀具长径比约束,按粗略判断、可达性计算和详细评价三个阶段,评价了整体叶盘通道的可加工性。通过综合考虑刀具的几何约束与刚性约束、刀轴可摆动区间、刀轴平稳性和走刀路径完整性等要求,提出了面向实际加工的整体叶盘通道加工刀具尺寸计算和加工区域划分方法。(2)求解了整体叶盘通道多轴加工刀轴可摆动区间。针对整体叶盘通道多轴加工的无干涉刀轴矢量计算问题,提出了无需干涉判断的临界刀轴计算方法,给出了临界刀轴的轮廓线起点和中间临界点搜索算法。通过对刀轴临界点进行排序和重组,得到了单一检查曲面约束下的无干涉刀轴,并进一步通过不同区间的合并得到了通道复杂约束下的刀轴可摆动区间。该算法可以高效、准确地求解整体叶盘通道多轴加工时的刀轴可摆动区间。针对整体叶盘加工机床的具体结构,建立了刀位轨迹和机床各轴运动的双向映射关系,在此基础上将刀轴可摆动区间在机床运动轴上解耦,并以机床旋转轴的行程限制作为约束条件,建立了解耦后的刀轴可摆动区间。(3)建立了整体叶盘通道多轴插铣加工过程优化模型。针对整体叶盘多轴插铣边界刀位轨迹优化问题,通过计算刀具在给定摆动角度下的空间位置和叶片上残留材料的体积,建立并求解了基于叶片残留材料模型的边界刀位优化算法。针对整体叶盘多轴插铣通道内部刀位轨迹优化问题,以刀具重叠率和轮毂曲面上残留材料高度为约束条件,建立了刀位总路径最短的插铣刀位优化模型,从而提高了整体叶盘插铣粗加工的效率。针对多轴插铣时材料去除量不均匀的问题,基于插铣刀位被去除材料的截面数学模型,建立了多轴插铣的力学模型,并分别使用侧向力、轴向力、扭矩优化了多轴插铣的进给速度。结果表明,该算法不仅可以提高整体叶盘多轴插铣加工效率,还可以改善加工过程中的切削载荷稳定性。(4)提出了整体叶盘多轴精加工刀轴优化和刀具系统刚度优化方法。针对整体叶盘多轴精加工刀轴优化问题,建立了数控加工机床的运动学约束模型,提出了多轴加工刀轴平稳性模型的建立原则。以五轴数控机床旋转轴的运动速度曲线的总体应变能为评价标准,建立了整体叶盘多轴加工时的刀轴平稳性模型,并提出了可以同时处理机床运动学约束、刀轴可摆动区间约束及机床奇异问题的模型求解方法。对于优化后的整体叶盘多轴加工刀位轨迹,通过计算通道无干涉加工时的刀具最大可容空间,并考虑刀柄伸入通道内部的方式,建立了无干涉条件下的刀柄选择方法和此时的最短刀具长度计算方法。在刀具长度减小的同时,通过设计双锥度刀具的结构增加刀具直径,从而有效提高了整体叶盘多轴精加工刀具系统的整体刚度。

樊文刚,叶佩青[9](2015)在《复杂曲面五轴端铣加工刀具轨迹规划研究进展》文中研究表明五轴端铣加工是提高重点工业和国防领域复杂曲面类零部件加工质量和加工效率的重要手段。围绕刀位优化、刀路规划和刀轴矢量优化三个关键问题,综述近年来五轴端铣加工刀具轨迹规划技术的研究进展。根据刀具和工件曲面之间切触点数量,将五轴端铣加工刀位优化算法分为单点切触、多点切触和无切触点三类,并建立多点切触刀位优化的通用数学模型。然后系统梳理了刀路规划、全局干涉检测及刀轴矢量优化理论和方法。最后分析了当前研究存在的不足,指出五轴端铣加工刀具轨迹规划应该尽可能从整体角度出发,且应充分考虑机床的运动学和动力学特性,同时应加强多点切触加工理论和应用研究,使其在工程实际中真正发挥高效优势。

谢波,陈波涛[10](2012)在《平底端刀五轴端铣加工模具曲面的几何模型设计》文中研究指明采用平底端刀五轴端铣加工模具曲面时,由于存在干涉和编程困难等问题,而大大影响其应用。对此,基于平底端刀端铣加工模具曲面的特点,将平底端刀五轴端铣加工模具曲面时的平底端刀和被加工曲面看作是一对互为共轭的空间啮合包络曲面,并用微分几何的Frenet标架来描述数控加工的刀具轨迹,通过计算得到刀具轨迹的刀位点,从而设计平底端刀五轴端铣加工模具曲面的几何模型。

二、四轴端刀无干涉刀位点计算(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、四轴端刀无干涉刀位点计算(论文提纲范文)

(1)基于等残留高度法的五轴数控加工刀具轨迹优化研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 数控加工技术概述
        1.2.1 数控加工系统发展历程
        1.2.2 五轴数控机床的分类
        1.2.3 数控加工未来发展趋势
    1.3 刀具轨迹规划算法国内外研究现状
    1.4 主要研究内容
第二章 NURBS曲面构建及相关参数的计算
    2.1 概述
    2.2 NURBS曲线
        2.2.1 NURBS曲面的表示
        2.2.2 NURBS曲线的性质
    2.3 NURBS曲面
        2.3.1 NURBS曲面的表示
        2.3.2 NURBS方法的优势与不足
    2.4 曲面相关参数的计算
        2.4.1 主曲率的计算
        2.4.2 曲面性质的判断
        2.4.3 曲面走刀步长的计算
        2.4.4 曲面加工行距的计算
    2.5 本章小结
第三章 等残留高度法中的步长精度优化
    3.1 概述
    3.2 刀具轨迹规划基本理论
        3.2.1 刀具轨迹规划方法
        3.2.2 刀具的选择
        3.2.3 走刀方式选择
        3.2.4 走刀步长规划方法
        3.2.5 刀具干涉的检测与处理
    3.3 等残留高度法的刀轨生成
        3.3.1 初始轨迹线的生成
        3.3.2 偏置轨迹线的生成
        3.3.3 轨迹规划总体流程
    3.4 等残留高度法中步长误差的处理
        3.4.1 步长误差的形成
        3.4.2 步长误差的消除
        3.4.3 步长累积误差消除算法流程设计
    3.5 实验验证
    3.6 本章小结
第四章 等残留高度法中的光顺轨迹规划
    4.1 概述
    4.2 影响轨迹光顺的因素
        4.2.1 突变点的定义及危害
        4.2.2 拐点的定义及危害
        4.2.3 轨迹的自相交
        4.2.4 突变点、拐点及自相交产生的原因
        4.2.5 突变点的判定
    4.3 光顺轨迹的生成
        4.3.1 算法实验
        4.3.2 突变点的消除
        4.3.3 算法设计
        4.3.4 实验验证
    4.4 等残留螺旋刀具轨迹生成
        4.4.1 算法设计
        4.4.2 实验验证
    4.5 UG仿真加工
        4.5.1 加工前的准备
        4.5.2 仿真加工
        4.5.3 仿真结果分析
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
作者简介
作者在攻读硕士学位期间获得的学术成果
致谢

(2)大型整体叶轮五轴插铣无顶刀轨迹规划研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 整体叶轮加工的国内外研究现状
        1.2.1 叶轮加工技术现状
        1.2.2 多轴数控加工刀具轨迹规划方法
        1.2.3 插铣加工叶轮技术现状
    1.3 本文研究内容
2 整体叶轮参数化建模
    2.1 引言
    2.2 叶轮的结构介绍及建模流程
        2.2.1 叶轮结构分析
        2.2.2 叶轮参数化建模流程
    2.3 叶片型值曲线构造
    2.4 直纹面叶片建模
    2.5 轮毂面建模
    2.6 整体叶轮建模
    2.7 本章小结
3 整体叶轮流道插铣加工轨迹规划
    3.1 引言
    3.2 叶轮流道双列开槽工艺方法
    3.3 叶轮流道分析
    3.4 加工区域划分及刀具直径确认
    3.5 刀轴矢量计算
    3.6 刀位点计算
    3.7 APT语言标准刀位文件生成
    3.8 本章小结
4 整体叶轮五轴插铣顶刀识别及排除
    4.1 引言
    4.2 五轴插铣加工顶刀识别模型
    4.3 基于刀轴矢量调整法排除顶刀
    4.4 本章小结
5 整体叶轮无顶刀插铣加工仿真与实验
    5.1 引言
    5.2 叶轮五轴插铣加工仿真
    5.3 叶轮无顶刀插铣加工实验
    5.4 本章小结
结论
附录A 刀位点计算(以流道右侧加工区域3为例)
附录B 顶刀排除方法(以流道右侧加工区域3为例)
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(3)四轴数控铣削加工复杂曲面运动轨迹规划及分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 刀具轨迹规划的研究现状
        1.2.2 避免干涉的研究现状
        1.2.3 切削参数优化的研究现状
        1.2.4 切削过程可视化系统的研究现状
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 本章小结
第二章 曲面建模及精加工工艺布局
    2.1 曲面的几何建模
        2.1.1 NURBS曲面几何特性
        2.1.2 NURBS曲面模型重构
    2.2 内腔曲面精加工工艺方案
        2.2.1 精铣加工方案设计
        2.2.2 机床及对刀方式
        2.2.3 刀具类型
    2.3 刀具轨迹规划
        2.3.1 走刀方式
        2.3.2 走刀步长
        2.3.3 刀具轨迹生成方法
    2.4 铣削模型建立
        2.4.1 坐标系间相对位置关系
        2.4.2 刀位点及刀轴矢量的计算
    2.5 本章小结
第三章 内腔曲面无干涉精铣轨迹生成
    3.1 避免干涉的刀具姿态可行域计算
        3.1.1 局部可铣性的验证
        3.1.2 碰撞干涉的检测与修正方法
    3.2 加工行距模型的建立
        3.2.1 加工行距的计算与优化
        3.2.2 初始位置前倾角的确定
    3.3 避免碰撞干涉的仿真验证
    3.4 刀具轨迹的生成
        3.4.1 轨迹仿真的原则与步骤
        3.4.2 等残留高度法相邻轨迹的计算
        3.4.3 等残留高度法轨迹生成的步骤
        3.4.4 刀具轨迹仿真实例
    3.5 本章小结
第四章 切削参数优化及机床运动学特性分析
    4.1 基于遗传算法的切削参数离线优选
        4.1.1 建立优化数学模型
        4.1.2 求解优化数学模型
    4.2 基于恒进给速度的机床运动特性分析
        4.2.1 数控加工中刀具进给速度与加速度的处理方法
        4.2.2 机床平动轴的速度与加速度的对比
    4.3 本章小结
第五章 基于Vericut的数控加工仿真
    5.1 刀具轨迹的后处理
        5.1.1 后置处理的原理
        5.1.2 NC代码的生成
    5.2 基于Vericut的仿真加工验证
        5.2.1 机床模型及刀具的创建
        5.2.2 机床碰撞和行程设置
        5.2.3 曲面的精加工仿真
        5.2.4 仿真结果分析
    5.3 本章小结
第六章 加工过程可视化仿真系统设计
    6.1 可视化系统的需求分析
    6.2 系统的体系架构设计
        6.2.1 系统的输入与输出
        6.2.2 系统功能模块分析
    6.3 DNC模块功能设计及实现
        6.3.1 DNC模块功能设计
        6.3.2 DNC模块功能实现
    6.4 三维图形及刀具轨迹显示模块功能实现
        6.4.1 三维模型显示模块
        6.4.2 刀具轨迹显示模块
    6.5 系统的界面设计
    6.6 搭建可视化系统的开发环境
    6.7 可视化系统设计实例
    6.8 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢

(4)组合曲面三坐标数控编程软件开发(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 数控加工刀具轨迹生成技术的发展现状
    1.2 数控编程软件的发展现状
    1.3 论文研究的意义
    1.4 论文的研究内容和章节安排
    1.5 本章小结
2 曲面的数控加工刀具轨迹规划
    2.1 B样条曲线曲面基本理论
    2.2 螺旋线投影法计算曲面刀具轨迹
        2.2.1 螺旋线投影法基本思路
        2.2.2 曲面投影点的迭代算法
        2.2.3 组合曲面各曲面法矢量统一
    2.3 刀具切触点加密
        2.3.1 投影法特点
        2.3.2 投影法切触点加密算法
    2.4 本章小结
3 组合曲面跨界处轨迹算法
    3.1 IGES格式介绍
    3.2 IGES格式各部分数据分析
        3.2.1 IGES文件格式
        3.2.2 IGES文件实体信息读取
    3.3 IGES组合曲面刀触点修剪算法
        3.3.1 曲面的参数域与空间域
        3.3.2 刀具切触点的筛选方式
    3.4 组合曲面刀具轨迹跨界算法
    3.5 本章小节
4 数控编程软件的开发
    4.1 数控编程软件介绍
        4.1.1 MFC应用程序类介绍
        4.1.2 平台基础类文件介绍
    4.2 文件数据读取
    4.3 利用OpenGL绘制裁剪曲面
        4.3.1 OpenGL库介绍
        4.3.2 裁剪曲面绘制
    4.4 刀具轨迹规划功能嵌入
    4.5 软件交互模块开发
        4.5.1 场景平移功能实现
        4.5.2 场景旋转功能实现
        4.5.3 场景缩放功能实现
        4.5.4 拾取功能的实现
    4.6 本章小结
5 鞋楦组合曲面三轴数控加工
    5.1 三轴数控程序后置处理
        5.1.1 机床坐标系介绍
        5.1.2 后置处理算法
    5.2 VERICUT软件仿真加工
    5.3 数控加工实验与结果分析
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 工作展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(5)复杂曲面加工刀具轨迹规划技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题提出背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 复杂曲面刀轨规划方法的研究现状
        1.2.2 干涉处理的研究现状
        1.2.3 走刀步长和行距的分析
    1.3 本课题的研究目的意义
    1.4 论文的研究目标和主要内容
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
    1.5 论文主要组织结构
    1.6 本章小结
第2章 曲面几何特性及刀具轨迹规划基础
    2.1 曲面及其微分几何特性
        2.1.1 曲面的参数表示
        2.1.2 曲面微分几何基础
        2.1.3 曲面的切平面和法线
    2.2 曲面的两种基本形式
        2.2.1 曲面的第一基本形式
        2.2.2 曲面的第二基本形式
    2.3 曲面的法曲率、主方向和主曲率
        2.3.1 计算法曲率
        2.3.2 曲面的主方向和主曲率的计算
    2.4 刀具轨迹规划基础
    2.5 等残留高度法生成刀轨的算法分析
        2.5.1 该方法的具体计算步骤
        2.5.2 相邻一条刀位点的计算方法
    2.6 本章小结
第3章 基于等残留高度法中初始轨迹的研究
    3.1 概述
    3.2 主刀具轨迹选择的理论基础
    3.3 初始刀轨的选择
        3.3.1 曲面表达及曲率计算数学公式
        3.3.2 沿曲率方向上轨迹生成和主刀具轨迹的选则
    3.4 分析验证
    3.5 本章小结
第4章 干涉检测及避免方式的研究
    4.1 概述
    4.2 加工中的干涉分析
        4.2.1 加工中的干涉类型
        4.2.2 加工中干涉的解决方式
    4.3 模型搜索结构建立
        4.3.1 K-D树
        4.3.1.1 K-D树建立
        4.3.1.2 K-D树检索
        4.3.2 刀具离散模型
        4.3.2.1 加工刀具的选择
        4.3.2.2 刀具离散化
    4.4 干涉检测及避免研究
        4.4.1 干涉误判点的检测
        4.4.2 刀轴矢量调整计算
        4.4.3 干涉检测及避免流程
    4.5 验证分析
    4.6 本章小结
第5章 基于VERICUT叶轮数控加工仿真及实际验证
    5.1 概述
    5.2 VERICUT虚拟加工仿真过程
    5.3 创建虚拟的DMU50数控机床
        5.3.1 机床组件运动关系的建立
        5.3.2 机床组件模型的创建
        5.3.3 数控系统确定及机床相关参数设定
        5.3.4 创建机床刀具库及机床对刀
    5.4 虚拟DMU50数控机床的仿真加工
        5.4.1 整体叶轮数控加工仿真
        5.4.2 仿真加工结果
    5.5 实验验证
        5.5.1 毛坯选择
        5.5.2 数控加工阶段的划分
        5.5.3 数控加工刀具的选择
        5.5.4 切削参数的确定
        5.5.5 叶轮加工路线的确定
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文和获得的科研成果
致谢
附录A

(6)泛摆线齿轮五轴数控加工刀具轨迹规划研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容与框架
第二章 泛摆线齿轮齿廓成形原理与参数化建模
    2.1 泛摆线齿轮齿廓成形原理
    2.2 泛摆线齿轮齿廓方程的建立
    2.3 泛摆线齿轮的三维建模
    2.4 小结
第三章 泛摆线齿轮五轴端铣加工刀具轨迹规划
    3.1 端铣加工泛摆线齿轮原理与方法
    3.2 泛摆线齿轮端铣加工刀具走刀方式规划
    3.3 泛摆线齿轮五轴端铣加工刀位点的计算
    3.4 泛摆线齿轮五轴端铣加工干涉判别与处理方法
    3.5 泛摆线齿轮端铣加工干涉判别与避免实例分析
    3.6 小结
第四章 泛摆线齿轮数控编程与加工仿真
    4.1 泛摆线齿轮五轴端铣加工工艺分析
    4.2 泛摆线齿轮五轴端铣加工数控编程
    4.3 刀具路径后置处理
    4.4 泛摆线齿轮五轴端铣加工过程仿真与分析
    4.5 小结
第五章 泛摆线齿轮五轴端铣加工实例及精度分析
    5.1 泛摆线齿轮五轴端铣加工实例
    5.2 泛摆线齿轮齿面粗糙度检测与分析
    5.3 泛摆线齿轮齿形综合轮廓度偏差检测与分析
    5.4 泛摆线齿轮五轴端铣加工正交试验
    5.5 小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间主要研究成果

(7)整体叶轮类零件数控加工关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 整体叶轮类零件数控加工的现状及发展趋势
        1.2.1 整体叶轮加工的历程及研究现状
        1.2.2 基于叶轮的数控加工编程和后置处理的现状
        1.2.3 基于叶轮的数控加工仿真技术研究现状
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 整体叶轮加工工艺规划及刀具轨迹的生成
    2.1 整体叶轮类零件特征及加工难点
        2.1.1 整体叶轮的分类
        2.1.2 整体叶轮的加工技术要求
        2.1.3 整体叶轮五坐标数控加工难点
    2.2 整体叶轮数控加工的工艺流程
    2.3 整体叶轮加工工艺规划
        2.3.1 整体叶轮毛坯的选择
        2.3.2 整体叶轮数控加工阶段的划分
        2.3.3 整体叶轮数控加工刀具的选择
        2.3.4 切削参数的确定
        2.3.5 叶轮加工路线的确定
    2.4 基于UG/CAM的整体叶轮零件刀具轨迹的生成
        2.4.1 整体叶轮粗加工刀具轨迹规划
        2.4.2 干涉检测与处理
        2.4.3 整体叶轮五轴加工编程及其仿真
    2.5 本章小结
第3章 DMU50数控机床后置处理程序开发
    3.1 概述
    3.2 刀位源文件
    3.3 DMU50数控机床介绍
        3.3.1 机床结构
        3.3.2 数控系统编程指令格式
    3.4 DMU50数控机床后置处理算法
    3.5 基于NX/PostBuilder的后处理程序开发
        3.5.1 后置处理的实现
        3.5.2 UGNX/PostBuilder后处理开发流程
        3.5.3 利用UG/PostBuilder构造后置处理器
    3.6 本章小结
第4章 基于VERICUT整体叶轮数控加工的仿真
    4.1 概述
    4.2 VERICUT软件简介
        4.2.1 VERICUT系统简介
        4.2.2 VERICUT各模块功能
        4.2.3 VERICUT机床加工仿真过程
    4.3 虚拟DMU50数控机床的建立
        4.3.1 建立机床运动轴拓扑结构
        4.3.2 建立机床组件模型
        4.3.3 设定机床相关参数
        4.3.4 创建机床刀具库
    4.4 虚拟DMU50数控机床的仿真加工
        4.4.1 仿真加工前的准备工作
        4.4.2 基于VERICUT整体叶轮五轴数控加工仿真
        4.4.3 叶轮仿真加工结果
    4.5 本章小结
第5章 基于VERICUT的整体叶轮数控加工优化
    5.1 概述
    5.2 基于Vericut的整体叶轮加工轨迹优化
        5.2.1 基于UG的切削参数优化
        5.2.2 基于机床后置处理的算法修正
    5.3 整体叶轮加工切削速度的优化
        5.3.1 建立Vericut的切削速度优化模型
        5.3.2 优化原理
        5.3.3 程序优化
        5.3.4 优化结果实验验证
    5.4 整体叶轮五轴数控加工实验验证
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文及参与项目情况
致谢
附录A 整体叶轮粗加工的部分NC代码

(8)整体叶盘通道多轴加工刀具尺寸及空间位姿优化方法(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 主要问题分析
    1.3 国内外研究现状分析
        1.3.1 数控铣削加工刀具几何尺寸计算与优化
        1.3.2 多轴加工无干涉刀轴计算
        1.3.3 多轴插铣加工过程规划
        1.3.4 复杂零件多轴加工刀轴矢量平稳性控制
    1.4 课题来源和研究目标
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 研究目标
    1.5 研究内容和章节安排
    1.6 本章小结
第二章 整体叶盘数控加工的可加工性分析
    2.1 引言
    2.2 整体叶盘通道加工特征参数化模型重建
        2.2.1 整体叶盘通道加工特征提取
        2.2.2 面向加工的整体叶盘叶片自由曲面参数化重建
    2.3 通道加工最大刀具直径计算
        2.3.1 开式整体叶盘通道四轴加工最大刀具直径计算
        2.3.2 闭式整体叶盘通道五轴加工最大刀具直径计算
    2.4 通道加工最短刀具长度计算
        2.4.1 给定刀轴方向下的无干涉刀具长度计算
        2.4.2 通道加工时的全局最短刀具长度计算
    2.5 整体叶盘通道可加工性分析及加工区域划分
        2.5.1 整体叶盘通道可加工性分析
        2.5.2 整体叶盘加工刀具选择和加工区域划分
    2.6 本章小结
第三章 整体叶盘通道多轴加工刀轴可摆动区间计算
    3.1 引言
    3.2 整体叶盘通道多轴加工临界刀轴计算
        3.2.1 多轴加工临界刀轴计算方法
        3.2.2 轮廓线起点搜索算法
        3.2.3 轮廓线临界点搜索算法
    3.3 整体叶盘通道多轴加工刀轴可摆动区间求解
        3.3.1 单一曲面约束的刀轴可摆动区间求解
        3.3.2 通道多曲面约束的刀轴可摆动区间求解
        3.3.3 算法应用与对比分析
    3.4 基于机床运动轴解耦的刀轴可摆动区间参数化重建
        3.4.1 刀轴可摆动区间的机床运动轴解耦必要性
        3.4.2 刀轴可摆动区间的机床运动轴解耦计算
        3.4.3 刀轴可摆动区间的约束处理和重建
    3.5 本章小结
第四章 整体叶盘通道多轴插铣加工过程规划
    4.1 引言
    4.2 基于叶片残留材料模型的多轴插铣通道边界刀位优化
        4.2.1 开式整体叶盘四轴插铣边界刀位轨迹优化方法
        4.2.2 给定摆动角度下的刀具位置计算
        4.2.3 叶片残留材料建模与刀轴矢量优化
        4.2.4 算法应用与结果分析
    4.3 基于刀位总路径最短的多轴插铣通道内部刀位优化
        4.3.1 基于刀位总路径最短的四轴插铣刀位优化模型
        4.3.2 四轴插铣刀位优化模型参数求解
    4.4 基于力学模型的多轴插铣进给速度优化
        4.4.1 被去除材料截面数学建模
        4.4.2 多轴插铣的力学建模
        4.4.3 多轴插铣进给速度优化
        4.4.4 实验验证
    4.5 本章小结
第五章 整体叶盘多轴精加工刀轴规划及刀具系统刚度优化
    5.1 引言
    5.2 基于机床运动学特性的多轴加工刀轴平稳性模型
        5.2.1 机床运动学约束模型
        5.2.2 整体叶盘多轴加工刀轴平稳性模型建立原则
        5.2.3 基于机床各轴实际运动的多轴加工刀轴平稳性建模
    5.3 基于刀轴可摆动区间的整体叶盘多轴加工刀轴规划
        5.3.1 刀位轨迹的机床运动学参数计算
        5.3.2 基于刀轴可摆动区间的刀轴平稳性模型求解
    5.4 刀具系统整体刚度优化
        5.4.1 通道无干涉加工条件下的刀具最大可容空间计算
        5.4.2 刀柄伸入通道内部时的刀柄优选及刀具长度计算
        5.4.3 多锥度刀具几何尺寸设计与优化
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 论文主要创新点
    6.3 研究工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢

四、四轴端刀无干涉刀位点计算(论文参考文献)

  • [1]基于等残留高度法的五轴数控加工刀具轨迹优化研究[D]. 徐冬冬. 沈阳建筑大学, 2020
  • [2]大型整体叶轮五轴插铣无顶刀轨迹规划研究[D]. 李国彦. 大连理工大学, 2019(02)
  • [3]四轴数控铣削加工复杂曲面运动轨迹规划及分析[D]. 高卓黎. 河北工业大学, 2019
  • [4]组合曲面三坐标数控编程软件开发[D]. 孙显志. 北京交通大学, 2019(01)
  • [5]复杂曲面加工刀具轨迹规划技术研究[D]. 李建军. 沈阳理工大学, 2018(12)
  • [6]泛摆线齿轮五轴数控加工刀具轨迹规划研究[D]. 莫靖宇. 厦门理工学院, 2017(01)
  • [7]整体叶轮类零件数控加工关键技术研究[D]. 杨之宝. 沈阳理工大学, 2017(03)
  • [8]整体叶盘通道多轴加工刀具尺寸及空间位姿优化方法[D]. 梁永收. 西北工业大学, 2016(05)
  • [9]复杂曲面五轴端铣加工刀具轨迹规划研究进展[J]. 樊文刚,叶佩青. 机械工程学报, 2015(15)
  • [10]平底端刀五轴端铣加工模具曲面的几何模型设计[J]. 谢波,陈波涛. 广东广播电视大学学报, 2012(02)

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四轴端刀无干涉刀位计算
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