针对现有五轴数控加工刀具姿态定位光顺性差、易引发刀具姿态剧烈变化等问题,提出一种机床运动性能驱动的刀具姿态光顺插值方法。在加工路径关键区域内指定无碰撞干涉的关键刀轴,并反解出关键刀轴所对应的机床旋转轴坐标;采用连续B样条曲线表示旋转轴的坐标变化,并推导其各阶运动学特性的线性表达式;建立以机床旋转轴运动的跃度(即加加速度)平方和最小为目标的优化目标函数,给出关键刀轴约束下的旋转轴最优坐标求解方法,实现沿加工路径的刀具姿态光顺插值。算例表明所提方法能够在机床旋转轴各阶运动特性约束下,有效提升五轴数控加工的平稳性。

针对环形铣刀五轴加工复杂曲面的全局干涉问题,提出了一种基于参数曲面网格划分与刀具包围盒的全局干涉检测算法。首先将加工参数曲面沿参数方向进行网格划分,得到若干离散网格点;然后将环形铣刀的圆柱面用六个平面包围形成刀具包围盒,并通过曲面离散点与形成刀具包围盒的六个平面的位置关系判断曲面离散点是否落入刀具包围盒内;最后判断落入刀具包围盒内的曲面离散点是否在环形铣刀的圆柱体内,若曲面离散点在环形铣刀的圆柱体内则存在全局干涉,否则不存在全局干涉。该方法与传统方法相比极大的提高了全局干涉的检测效率,通过实例验证该方法是可行的。

五轴数控被广泛应用于复杂曲面零件的加工制造,丰富的刀轴姿态是五轴数控的优势,但干涉避让是刀轴规划的难点。将复杂曲面零件离散为点云模型,在任一刀触点处建立初始刀轴空间,计算初始刀轴与曲面离散点的间距,识别无干涉刀轴空间。针对无干涉刀轴空间为空集的刀触点进行干涉刀轴修正,并利用投影法优化计算效率。加工结果表明建立的五轴数控刀轨可实现加工干涉,同时投影法有效减少参与干涉检测检测额的曲面离散点数量,提高计算效率。

针对汽车发动机废气涡轮增压器中的涡轮叶轮,进行了涡轮叶轮五轴数控加工技术的研究与探索,有效提高了涡轮增压器叶轮加工质量,避免传统铸造加工方法存在的不足。

分析了鼎的结构特征和加工难点,并根据鼎的形状特点,设计了专用的夹具,编排了合理的加工工艺,确定了基于PowerMill软件加工策略,生成刀具轨迹,并应用哈挺XT 630五轴联动加工中心完成零件加工,对同类零件的五轴加工具有一定的借鉴意义。

为了满足某专业船舶轮机分流器基座的定位精度要求,提出了表面光洁度、垂直度以及尺寸精度等指标。通过对三轴常规加工和五轴定向加工进行变换与分析,运用多工序的加工方法、3+2五轴定向加工方式以及模拟仿真的手段,保证了加工效果。结果表明:五轴定位加工可大大缩短加工时间,提高加工效率,保证各个表面相互位置的精度,该功能已在模具市场得到了广泛应用。

为克服五轴数控加工中忽略刀具姿态控制所带来的旋转轴速度和加速度不连续等问题,提出一种基于刀具姿态控制的五轴数控加工指令点插补算法。该算法根据给定的数控加工程序确定刀尖点位置集合和刀轴矢量集合,分别采用样条曲线对离散刀尖点和刀轴矢量进行拟合,得到刀尖点曲线和刀具姿态曲线,在此基础上进行指令点插补。实验结果表明,该算法能够将离散刀轴矢量拟合成位于单位球面的二阶连续曲线,保证旋转轴速度和加速度的连续性。

以双摆台结构模式为例,探讨了Master CAM X版五轴加工后处理文档组的构建方法,对PST档中主要参数项进行了设置解析,并就加工时因工件位置变化的不确定性提出了由前台快捷设置其关键数据的方法。

分析了兵马俑的五轴联动数控加工工艺,通过合理设置UG CAM的驱动方法、投影矢量和刀轴控制等参数,运用定轴和五轴联动加工的方法生成程序,经后处理器生成NC文件。通过VERICUT仿真软件进行仿真加工,验证后传输到五轴机床进行产品加工。因此大大缩短了加工时间,提高了生产效益,保证了产品质量。

分析了茶壶五轴联动数控加工的工艺, 通过合理设置UG CAM的驱动方法、 投影矢量、 刀轴控制等参数,以茶壶模型为加工对象给出五轴加工详细加工方案, 使用UG NX10对茶壶进行五轴加工刀路轨迹设计,运用定轴和五轴联动等方法生成NC程序,通过VERICUT仿真软件进行仿真加工 ,验证程序后再通过实际机床进行加工,因此缩短了加工时间,提高了生产效益,保证了产品质量,有较强的借鉴意义.