自由曲面加工理论与应用(第01讲--数控加工工艺)
基于cimatron的自由曲面数控加工
第20卷第4期2006年08月 江苏科技大学学报(自然科学版)Journal of J iangsu University of Science and Technol ogy(Natural Science Editi on)Vo1120No14Aug.2006文章编号:1673-4807(2006)04-0073-04基于C i m a tron的自由曲面数控加工曹焕亚,邓劲莲(浙江机电职业技术学院,浙江杭州310053)摘 要:为了提高自由曲面数控加工的工件成型质量,文中基于Ci m atr on软件C AD/C AM集成环境下,对反向工程中重构出的自由曲面CAD模型进行数控加工编程的方法和原则进行了讨论,提出通过“WC UT”和“SRFPKT”的数控编程加工方法可以获得较高的成型质量和加工效率。
并用实例验证了其有效性。
关键词:自由曲面;数控加工;反向工程;Ci m atr on中图分类号:TP391.7 文献标识码:ANC M ach i n i n g of Free2form Surface Ba sed on C i m a tronCAO Huanya,D EN G J inlian(Zhejiang I nstitute of Mechanical and Electrical Engineering,Hangzhou Zhejiang310053,China)Abstract:To i m p r ove the quality of the p r oduct with free2for m surface thr ough NC(Numerical Contr ol)ma2 chining,the p rinci p le of CAD model reconstructi on in the reverse engineering is discussed based on the CAD/ CAM integrated circu m stance of Ci m atr on s oft w are.The WCUT and SRFPKT techniques are p r oposed t o achieve a higher modeling quality and p r oducti on efficiency.The effectiveness are p r oved by p ractical exa m2 p les.Key words:free2f or m surface;numerical contr ol machining;reverse engineering;Ci m atr on0 引 言在模具制造中对自由曲面数控加工越来越多。
一种自由曲面设计和数控加工编程的方法
一种自由曲面设计和数控加工编程的方法
刘缠牢
【期刊名称】《西安工业大学学报》
【年(卷),期】1993(000)003
【总页数】5页(P203-207)
【作者】刘缠牢
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.73
【相关文献】
1.一种用于多轴并联机床的数控加工编程方法 [J], 舒宏庭;郑小民
2.一种面向点云制造自由曲面的CMM自适应采样方法 [J], 喻明让;张志刚;陈云
3.数控加工编程时由数学方程描述的非圆曲线的一种逼近方法 [J], 张健;陈红
4.自由曲面体的一种模型设计方法 [J], 张福炎;蔡士杰
5.一种自由曲面抛光机器人轨迹规划方法 [J], 梁子龙;丁毓峰
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
数控加工工艺教学
2、数控加工工艺要求更严密、精确
普通加工工艺
加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。
数控加工工艺
自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考 虑，否则导致严重的后果。
13
例如
攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否 需要退刀清理一下切屑再继续加工。 普通机床加工可以多次“试切”来满足零件的精度要求， 而数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。
1
第一单元 数控加工工艺概述
教学目的： 明确数控加工工艺的概念和内容，
以及在数控加工中的重要作用，同时应 对目前最先进的数控加工技术和加工工 艺有一个整体性和概括性的了解。
2
第一单元 数控加工工艺概述
学习内容与知识点：
内容 数控加工过程 数控加工工艺概念 与工艺过程 数控加工工艺的主要内容 数控加工工艺的特点
14
3、制定数控加工工艺要进行零件图形的数学 处理和编程尺寸设定值的计算
编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的 简单再现，在对零件图进行数学处理和计算时， 编程尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零 件的形状几何关系重新调整计算，才能确定合 理的编程尺寸。
15
4、考虑进给速度对零件形状精度的影响
制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑 进给速度对加工零件形状精度的影响。
在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运 算完成的。根据差补原理分析，在数控系统 已定的条件下，进给速度越快，则插补精度 越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其 在高精度加工时这种影响非常明显。
16
5、强调刀具选择的重要性
复杂形面的加工编程通常采用自动编程 方式，自动编程中必须先选定刀具再生成刀 具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿 功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当， 所编程序只能推倒重来。
曲面加工的数学原理及应用
曲面加工的数学原理及应用1. 引言曲面加工是一种重要的制造工艺，广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。
本文将介绍曲面加工的数学原理和应用，包括曲线与曲面的表示方法、曲面加工的数学模型、以及常见的曲面加工方法。
2. 曲线与曲面的表示方法在曲面加工中，曲线和曲面的表示方法是一项基础工作。
以下是常见的曲线与曲面的表示方法：•参数方程表示：曲线或曲面上的点的坐标可以用参数表示。
例如，对于二维曲线，可以使用参数方程x=f(t), y=g(t)来表示，其中t是参数，f(t)和g(t)是关于t的函数。
对于三维曲面，可以使用参数方程x=f(u,v), y= g(u,v), z=ℎ(u,v)来表示，其中u和v分别是两个参数，f(u,v)、g(u,v)和ℎ(u,v)是关于u和v的函数。
•隐式方程表示：曲线或曲面上的点的坐标满足一个方程。
例如，对于二维曲线，可以使用方程y=f(x)来表示，其中f(x)是关于x的函数。
对于三维曲面，可以使用方程F(x,y,z)=0来表示，其中F(x,y,z)是关于x、y和z的函数。
•参数化曲线表示：曲线上的点可以通过参数化表示。
例如，对于二维曲线，可以使用一个参数t表示曲线上的点的位置，并通过t的变化得到曲线上不同点的坐标。
对于三维曲线，可以使用两个参数t和s表示曲线上的点的位置。
3. 曲面加工的数学模型曲面加工的数学模型是描述曲面加工过程中曲线和曲面变化的一种数学模型。
常见的曲面加工数学模型有以下几种：•曲线插值：在曲面加工中，经常需要在给定的点之间插值出曲线。
常用的曲线插值方法包括线性插值、样条插值、贝塞尔曲线等，通过这些方法可以产生平滑的曲线。
•曲线拟合：曲面加工通常需要将给定的数据拟合成曲线。
拟合曲线的方法有最小二乘法、最小二乘多项式拟合、最小二乘样条拟合等，通过这些方法可以得到最接近给定数据的曲线。
•曲面拟合：曲面加工中，经常需要将给定的数据拟合成曲面。
常用的曲面拟合方法有最小二乘法、最小二乘多项式拟合、最小二乘样条拟合等，通过这些方法可以得到最接近给定数据的曲面。
自由曲面加工理论与应用(第04讲--多轴加工刀具路径生成算法)
型腔(直壁平底，开放)
型芯
型腔(自由曲面)
粗加工刀具路径生成算法
构型空间（Configration Space，C-space）
将物体中心放在障碍物的边缘，通过Minkowski sum后，物体可作为
点来处理。
粗加工刀具路径生成算法_G-buffer方法
算法1：G-buffer算法
G-buffer 模型：被加工零件的 Configration Space 模型，也是 CL surface 构造方法：刀具遍历曲面、反转刀具
无干涉刀位点
刀具以计算得到的最大抬刀量进行抬刀，从而生成无干涉的刀 位点。
刀位轨迹生成
顺序连接无干涉刀位点生成刀位轨迹。
精加工刀具路径生成算法_投影法
算法2：投影法
投影法是UG CAM中使用的三轴刀具轨迹生成算法。 投影法与多面体法的算法思想相同，区别在于：多面体法在消 除干涉时，刀具沿着 Z 轴运动；而投影法在消除干涉时，刀具 可以沿着指定的投影矢量运动，从而增加了算法的灵活性。
输入：工件模型、刀具形状，刀具在空间的初始位置，投影矢量 输出：投影位置
精加工刀具路径生成算法_投影法
OBB包围盒和OBBTree
有向包容盒 —— Oriented Bounding Box，OBB 是一个表面法向两两垂直的长方体。是一个可以任意旋转的 AABB（Axis Aligned Bounding Box，AABB） 可以用它的中心点 bc 、三个归一化向量 bu 、 bv 、bw 以及半边长 huB、hvB、hwB来描述
HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOG
SCHOOL OF MECHANICAL SCIENCE & ENGINEERING
基于UG的模具自由曲面数控加工工艺规划研究
基于UG的模具自由曲面数控加工工艺规划研究秦红星;齐铁力【摘要】对模具自由曲面数控加工工艺的规划方法进行研究,建立了适于模具自由曲面数控加工的工艺规划.针对某模具的自由曲面,根据工艺规划得到的自由曲面加工工艺参数,在UG NX 8.0中设定各项参数,生成刀具加工路径,进行仿真加工,获得其数控加工代码.实例加工证明,该规划方法使模具加工工艺信息得到了最大程度地有效利用,降低了模具设计的工作量,提高了生产效率,降低了设计成本.【期刊名称】《唐山学院学报》【年(卷),期】2015(028)003【总页数】5页(P45-48,51)【关键词】模具;自由曲面;数控加工工艺;UG【作者】秦红星;齐铁力【作者单位】唐山学院机电工程系,河北唐山063000;唐山学院机电工程系,河北唐山063000【正文语种】中文【中图分类】TH164随着科技的进步，具有自由曲面特征的产品大量出现，小到各种塑料包装，大到汽车、飞机，这些产品的外观都免不了采用曲面造型[1]，这对具有自由曲面零件的模具生产提出了更高的要求。
低成本、高效率、高精度成为模具自由曲面加工制造的研究焦点[2-5]。
数控加工工艺是自由曲面模具加工过程中的关键因素，因此根据产品的设计任务、设计要求、机床参数、刀具选择等多项信息，确定合理高效的数控加工工艺参数，对模具的生产制造十分必要[6]。
本文应用UG NX 8.0三维软件，针对某模具自由曲面，研究其数控加工工艺参数和规划方法，生成高效的加工刀具路径，并进行仿真加工和实际验证。
模具自由曲面的数控加工工艺规划与常规机械加工有所不同，具有一定的特殊性和复杂性。
模具自由曲面的数控加工成本偏高，而且周期较长，所以应采用先进的工艺规划方法和生产管理手段[7]。
1.1 工艺规划方法模具实际生产中，根据对自由曲面的描述、加工要求等相关信息，利用刀具选型和切削加工经验，能够得到合理的自由曲面数控加工工艺规划方案。
根据不同的生产任务，采取不同的工艺规划方法。
自由曲面数控粗加工的一种新方法
自由曲面数控粗加工的一种新方法
自由曲面数控粗加工是一种新的精密机械加工方法，它可以在一
定尺寸范围内实现复杂自由曲面部件的精密粗加工。
随着现代制造业
的快速发展，传统的机械加工已不能满足当今工业生产的需求，自由
曲面数控粗加工正成为工业生产中的一个重要的发展方向。
自由曲面数控粗加工可以基于CNC数控系统，利用现代加工技术，实现复杂自由曲面的加工。
其关键技术主要包括有：
一是工艺准备，在完成模具设计时，应根据实际特点对工艺进行
准备，分析出最佳的CNC加工程序，确定最优粗加工工艺；
二是刀具选择，在自由曲面粗加工中，选择合适的刀具具有重要
的作用，可以帮助提高加工精度，减少加工时间和提高加工效率；
三是加工系统本身，主要是利用CNC加工系统实现自由曲面粗加
工加工精度高，加工效率高。
通常情况下，CNC系统需要考虑到曲面局
部刀具侧倾，曲面轮廓分析等，以便更好地实现曲面加工；
四是加工技术，CNC系统在加工复杂自由曲面时，可以采用多种
加工技术，比如分层平面车削、螺旋车削、铰切法等；
五是工件把握，自由曲面数控粗加工时，为了保证零件精度，必
须采用合理的镗孔把握形式，确保零件的精度和表面质量；
最后，自由曲面粗加工是一项费力的工作，也是一项繁琐的工作，必须在每个环节认真负责，才能取得满意的加工效果。
采用自由曲面
粗加工可以满足千变万化的工件形状要求，具有良好的实用性，为现
代加工技术发展提供了可靠的依据。
自由曲线曲面造型技术
2、简单技术 (插值与拟合)
2.1曲 线 拟 合 问 题 的 提 法
已知一组（二维）数据，即平面上 n个点（xi,yi) i=1,…n, 寻求一个函数（曲线）y=f(x), 使 f(x) 在某种准则下与所 有数据点最为接近，即曲线拟合得最好。
y
+
+
+
+ + (xi +i,yi)
+
+
y=f(x) +
但人们并不安于现状，继续探索新的造型方法。相继 出现了自由变形造型、偏微分方程造型、能量法造型、 小波技术等。这些方法目前还处于深入研究阶段，有 望于21世纪得到广泛的应用。
插值(interpolation)、拟合（fitting)和
逼近（approximation)，一直是曲线曲面 造型基本的方法。
问题：给定一批数据点，需确定满足特定要求的曲线或曲面 解决方案： •若要求所求曲线（面）通过所给所有数据点，就是插值问题； •若不要求曲线（面）通过所有数据点，而是要求它反映对象 整体的变化趋势，这就是数据拟合，又称曲线拟合或曲面拟合。
函数插值与曲线拟合都是要根据一组数据构造一个函数作 为近似，由于近似的要求不同，二者的数学方法上是完全不同 的。 实例：下面数据是某次实验所得，希望得到X和 f之间的关系？
4)线性插值
等等
样条插值
比分段线性插值更光滑。
y
a
xi-1 xi
bx
在数学上，光滑程度的定量描述是：函数(曲
线)的k阶导数存在且连续，则称该曲线具有k阶光
滑性。 光滑性的阶次越高，则越光滑。是否存在较低
次的分段多项式达到较高阶光滑性的方法？三次 样条插值就是一个很好的例子。
自由曲面加工理论与应用(第05讲--自由曲面加工精度与质量控制)
立铣刀切削力模型
切削力建模
切削力系数求解
平均切削力
为了快速求解切削力系数，采用平均切削力。固定接触角及
轴向切深，将瞬时切削力在主轴一转内积分再除以齿间角，得到 每齿周期的平均铣削力：
Nac F { [ K tc cos 2 K rc (2 sin 2 )] x 8 Na ex ( K te sin K re cos )} st 2 Nac [ K tc (2 sin 2 ) K rc cos 2 ] Fy { 8 Na ex ( K cos K sin )} te re st 2 F Na [ K K ]ex z ac ae st 2
离散零件曲面，得到离散点集 计算曲面离散点处的法矢 计算离散点法矢的初始长度。从该点沿法矢方向的直线与所定 义的毛坯边界或与零件别的表面求交，交点与该离散点之间的 最小距离为初始长度。 计算刀具运动的包络体（扫掠体） 仿真计算。从离散点出发沿法矢方向的直线与刀具运动形成的 包络体表面求交。 判断。如果交点到离散点的距离小于原来的法矢量长度，用交 点距离代替原来的法矢量长度，否则保留原值不动。 重复过程5、6，直到切削过程完成。
基于几何的刀具轨迹仿真与验证
刀具运动轨迹仿真分类
按仿真模型的表达分：
1）线框仿真 2）基于实体造型的方法 3）基于空间分割的方法 4）基于离散矢量求交的方法
基于几何的刀具轨迹仿真与验证
1）线框仿真
以边界线表示刀具。刀具沿刀具轨迹运动，用户可以观察刀具 的加工路线和加工顺序。早期的 CAD/CAM 系统大都采用这种 仿真方式。 优点：
基于几何的刀具轨迹仿真与验证
自由曲面数控粗加工的一种新方法
自由曲面数控粗加工的一种新方法
自由曲面数控粗加工技术是一种新的机械加工方法，它能够有效地满足复杂空间曲面部件的加工要求。
该技术包括传统的雕刻机、多功能数控机床和自由形状的切削加工机床，以及专门的控制系统和软件系统，具有准确性高、加工速度快、精密度高等优点。
自由曲面数控粗加工技术不同于传统的机床加工技术，它可以在复杂曲面部件上实现快速而可靠的加工效果。
首先，将需要加工的曲面断面图绘制成3D模型，然后在该模型的基础上建立数控加工的工艺刀路。
通过采用改进的特征编程技术，可以实现对复杂曲面部件的快速粗加工，并将曲面部件的精加工内容最小化，大大提高了它们的加工效率。
此外，自由曲面数控粗加工技术还具有可操作性高等优点。
为了加工部件，用户只需要使用相应的控制系统和软件系统，并根据模型制定工艺路线，就能轻松地实现对复杂曲面部件的粗加工操作。
由于人工操作的限制被明显减少，因此，除了可以显著提高加工效率外，操作安全性也有了很大的提高。
总而言之，自由曲面数控粗加工技术可以大大提升曲面部件的加工效率和质量，是当今机械加工技术中的一项重要进步。
它对于实现更加准确、经济、安全、可靠的曲面加工意义重大，具有重要的现实意义。
自由曲面加工理论与应用(第02讲--自由曲面加工基础)
一、自由曲面加工概述
一、自由曲面加工概述
SSM系统组成
对应加工阶段，SSM系统包括以下模块：
• Roughing • Finishing • Clean-up
一、自由曲面加工概述
SSM-software的功能要求
两种功能要求：
• 生产率要求（productivity requirements） • 兼容性要求（compatibility requirements）
一、自由曲面加工概述
数控技术 数控编程：APT 数控系统 – 德国SIEMENS公司的840D – 日本Fanuc公司的16i/18i/21i/30i系列 – 美国DELTA TAU公司的PMAC – 德国Heidenhain公司的iTNC 530 – 法国NUM公司的1050 – 西班牙FAGOR 公司的CNC 8070 – 日本三菱公司的EZMotion-NC E60等
一、自由曲面加工概述
技术信息处理 (technological information processing)
• 技术信息处理与切削条件、刀具选择和加工选项有关， 一旦在几何信息处理阶段确定了刀具路径走刀模式，那 么加工效率就只受主轴转速和进给速度的影响。这些飞 机和因素包括： – 加工误差 – 加工曲面质量，如粗糙度等 – 工件的材料特性，如硬度、强度、韧性等 – 刀具的材料、种类、形状等 – 机床特性 – 铣 削 方 式 的 选 择 ： down-milling/up-milling 、 reversecuttin/plunge-cutting等 需解决的问题：影响因素多而复杂，如何建立实用的工艺数据库
一、自由曲面加工概述
自由曲面造型技术
包括： • 1）曲线、曲面和实体的数学描述 • 2）曲面建模方法 • 3）曲面逆向工程
自由曲面加工技术的研究与应用
自由曲面加工技术的研究与应用随着科技的进步和工业的发展，自由曲面加工技术已经成为了现代制造业中不可或缺的一部分。
自由曲面加工技术是一种可以对任意形状的曲面进行加工的技术，它能够满足各种复杂几何形状的加工需求，提高了工业的生产效率和质量。
自由曲面加工技术主要应用于金属加工、陶瓷加工、塑料加工等领域。
现在，随着人们对工业制造质量要求的提高和对自由曲面加工技术不断研究，它的应用范围正在不断扩大，比如在航空航天、汽车制造、船舶制造以及医疗等领域都有着重要的应用。
在这些领域中，自由曲面加工技术的应用可以有效地解决复杂曲面结构的加工难题，提高产品加工精度和工作效率。
在自由曲面加工技术中，数控加工机床是一种很重要的工具。
数控加工机床是一种通过计算机控制的自动化机床，可以对复杂曲面进行加工，实现高效、高质量的制造。
数控加工机床在自由曲面加工技术中的应用已经得到了广泛的认可，其无论在加工质量还是加工效率方面都有很高的评价。
除了数控加工机床，还有一种重要的自由曲面加工技术——激光曲面加工技术。
激光曲面加工技术是利用激光束在工件表面进行加工的一种技术，可以对不同材料的曲面进行高精度、高效率的加工。
激光曲面加工技术已经成为自由曲面加工技术中重要的组成部分，在汽车制造、模具制造、机械制造以及航空航天等领域有着广泛的应用。
自由曲面加工技术在现代制造业中的应用前景是非常广阔的。
未来随着工业制造的不断发展和自由曲面加工技术的不断完善，自由曲面加工技术会在更多的领域得到应用。
作为一种重要的制造技术，自由曲面加工技术将会不断为制造业的发展贡献力量。
在加工技术不断进步的今天，我们需要不断加强对自由曲面加工技术的研究和开发，探索新的加工方法和技术手段，在实践中不断完善自由曲面加工技术，提高其加工质量和效率。
只有这样，才能不断满足人们对工业制造质量的要求，为制造业的发展注入新的活力。
自由曲面加工理论与应用(第01讲--数控加工工艺)
H UAZHONG U NIVERSITY OF S CIENCE AND T ECHNOLOG
S CHOOL OF M ECHANICAL S CIENCE & E NGINEERING
自由曲面加工理论与应用
第01讲—多轴联动数控加工工艺
☐
☐船用螺旋桨
水轮机叶片汽轮机叶片航空发动机叶片
自由曲面多轴联动数控加工工艺与编程技术水平代表国家制造业的核心竞争力
汽轮机叶片
水轮机叶片
☐
工艺优化，加工时间8小时，
效率提高3倍以上
MAX-PAC
HyperMill 法拉利Ts85CATIA CATIA
UG NX
PRO/E PRO/E
法拉利Ts85叶片专用工艺编程软件
约200万人民币
叶片专用数控机床+工艺编程软件
万人民币
☐
☐
☐☐
☐
Starrag-Heckert
☐
☐
☐
卧式车床立式铣床卧式铣床
☐
采用G54首先设置
☐
☐
☐
☐
☐
☐
☐
☐
☐
顺铣逆铣刀具运动方向
刀具运动方向
☐
☐
☐
☐
☐
☐
☐。
自由曲面光学的超精密加工技术及其应用
自由曲面光学的超精密加工技术及其应用自由曲面光学指的是将光学元件的表面形状设计为任意曲面，而不是传统的平面或球面。
这种技术的应用非常广泛，包括天文望远镜、激光器、显微镜等。
超精密加工技术是指在高精度、高效率、高质量的基础上实现自由曲面光学元件的加工。
这种技术通常采用数控磨削、激光切割、电火花加工等方法。
超精密加工技术在自由曲面光学领域的应用主要有以下几点：
天文望远镜：通过超精密加工技术实现高精度的自由曲面形状，提高望远镜的解析度和成像质量。
激光器：通过超精密加工技术实现高精度的自由曲面形状，提高激光器的能量转换效率和光束质量。
显微镜：通过超精密加工技术实现高精度的自由曲面形状，提高显微镜的成像质量和放大倍数。
总之，自由曲面光学的超精密加工技术是一种关键技术，在提高光学元件的性能和增强光学系统性能方面发挥着重要作用。
自由曲面数控粗加工的一种新方法
自由曲面数控粗加工的一种新方法
自由曲面数控粗加工是指使用数控技术对自由曲面部件进行粗加工。
在工业界，这一技术具有重要的用途，如制造和精加工模具、航
空航天零件、汽车零部件等。
在当今的现代制造工艺中，自由曲面数
控粗加工技术被广泛应用，例如CNC粗加工、电子切削等等。
最近，随着计算机技术的发展，人们开发出了新型的自由曲面数
控粗加工技术，即多功能数控车床(Multi-Axis CNC Lathe)。
该技术
在自由曲面部件的粗加工中有着重要的作用，它可以有效的优化切削
工艺，提高切削的精度，并且可以同时完成多项高°特性的加工工艺。
这种多功能数控车床将数控车床的功能大大扩展，它可以实现多
轴组合的联动运动，使自由曲面部件的粗加工具有更高的精度。
通过
精心设计的联动运动，多功能数控车床可以将自由曲面部件的数控粗
加工质量提高到可接受的水平，使自由曲面部件具有较高的加工精度。
此外，多功能数控车床的自由曲面数控粗加工技术还具有较高的
效率。
它可以提高设备的运行速度，缩短自由曲面部件的粗加工时间，有效提高生产效率，并可以有效降低加工成本。
总之，多功能数控车床的自由曲面数控粗加工技术是一种新型的
粗加工技术，它在自由曲面部件加工中有着重要的作用，可以有效提
升加工质量、缩短加工时间和降低加工成本，对于提高生产效率具有
重要的意义。
自由曲面数控粗加工的一种新方法
自由曲面数控粗加工的一种新方法
自由曲面数控粗加工是在工艺的应用中一种新的策略，它具有很好的冲压质量、高效率和加工精度。
它实现了复杂曲面件加工的自动化，大大减少了模具的发展周期和生产时间，提高了加工精度，减少了生产成本，也为后续流程的工作提供了前提支持。
自由曲面数控粗加工是采用CNC（Computer Numerical Control）机床来加工复杂曲面件，通过将图形文件转变为刀具轨迹，实现件的自动化加工，准确性更高、更可靠。
传统的曲面数控粗加工方法需要使用特定的夹具，以实现曲面件的限制和稳定，但是在自由曲面数控粗加工方法中，所有的夹具都可以根据曲面件自由设计，夹具定位可以更精确。
此外，自由曲面数控粗加工方法可以减少加工时间，更加灵活。
它采用双轴数控机床，可以实现圆柱曲面加工，也可以使用单轴数控机床实现三轴加工，从而节省加工时间。
此外，自由曲面数控粗加工方法可以提高加工的精度。
使用自动化的数控加工，可以更准确地控制刀具的轨迹，从而提高加工精度。
自由曲面数控粗加工方法是一种新的加工策略，它可以利用不同的设备进行曲面加工，大大减少加工时间，提高加工精度和质量。
它也可以减少生产成本，改善整个加工流程，有效提升加工效率。
自由曲面加工技术的数学模型与算法研究
自由曲面加工技术的数学模型与算法研究随着科技的不断发展，自由曲面加工技术已经成为现代制造业中的一个重要分支。
自由曲面是指没有明确定义的几何平面的曲面，这种曲面的形状和特点很难通过常规加工方法实现。
因此，自由曲面加工技术的研究成为现代制造业中非常重要的一部分之一。
在本文中，我们将研究自由曲面加工技术的数学模型与算法。
一、概述自由曲面加工是一种先进的数控加工技术。
这种技术能够制造出各种形状繁复的曲面，其应用范围广泛，如:1. 在航空航天、汽车、摩托车等制造领域中制造各种曲线、曲面构件。
2. 在工艺品制作领域中，也有大量应用。
二、自由曲面的数学模型自由曲面是曲面中最常见的类型，其形式和特性非常复杂。
目前，数学家们通过不断的研究和改进，提出了几种常见的自由曲面模型，如有理B样条曲面、NURBS曲面、TNURCC曲面等。
这些模型都具有以下特点：1. 可以对一个曲面进行精确描述，用于制造实际零部件。
2. 模型可以对曲面的形状进行可靠的控制和调节，使其能够达到设计要求。
3. 可以将曲面分割成若干个小面片，可以对面片进行进一步的处理和计算。
三、算法研究整个加工过程中，算法的开发和优化是十分重要的。
这里我们主要研究自由曲面加工技术中的算法：1. 利用有理B样条曲面进行加工有理B样条曲面是一种优秀的自由曲面模型，并且很容易和数控数码机床进行联系。
因此，有理B样条曲面加工是一种非常有效的方法。
这种方法可以通过不同的加工路径，使零部件满足不同的精度要求。
2. 利用数学方法进行加工通过数学上的分析和证明，可以得到某些曲面加工的有效方法。
例如，通过微积分和偏微分方程的学习，可以得到一些有效的加工方法。
这种方法需要较高的数学基础知识，但是可以提供更加高效和精确的加工效果。
3. 利用计算机模拟进行加工现在，计算机科学和数学科学的技术水平已经非常高。
因此，可以通过计算机模拟的方法进行曲面加工。
这种方法的重点是编写高效的数值方法和程序。
数控加工工艺及编程 曲面加工任务
12.1曲面加工任务描述
零件图尺寸如图12-159所示，采用合适的加工方法进行加工创建一个三维曲面，然后对其进行加工。
图12-159零件图尺寸图12-160设置了干涉表面零件曲面
12.4.1零件加工工艺分析
（1）加工过程分析
在加工过程中为了控制刀具加工的深度及水平范围，可先在图形的底面绘制一个干涉表面（长度为220mm，宽度为150mm，单边各留出10mm左右的余量），如图12-160所示。
（2）加工方法及步骤
思路分析：以下从工艺分析、刀具选择、切削用量选择三个方面进行说明。
1）工艺分析如图12-160所示，加工部位是用是较倾斜的曲面轮廓，加工余量较多，不可能一次就能切除，所以还要留出余量，这样就需要采用多种加工方式进行粗、精加工。
可以先采用挖槽粗加工方式进行开粗，再用平行铣削精加工方式进行第二次半精加工，最后采用精加工方式中的平行铣削进行精加工，对于较窄的曲面交界处可采用曲面精加工方式中的交线清角进行清除。
2）刀具选择加工过程中要用到的刀具有φ10mm平铣刀、φ8mm、φ6mm、φ2mm 的球头铣刀。
3）切削参数选择切削参数的选择如表12-3所示
表12-3切削参数选择
加工步骤刀具与切削参数
序号加工内容主轴转速
n/min 进给速度mm/min
类型材料
1粗加工表面φ10mm平铣刀高速钢1000150 2半精加工表面φ8mm球刀高速钢1000200 3精加工表面φ6mm球刀高速钢2000250 4交线清角φ2mm球刀高速钢2000150。
自由曲面数控粗加工的一种新方法
自由曲面数控粗加工的一种新方法
自由曲面数控粗加工一直以来是一项技术挑战，特别是在高精度
要求和复杂形状的情况下。
然而，最近，随着科技的发展，一种新的
自由曲面数控粗加工方法已经出现。
这种新方法采用了机械化的方式，使用较小的机床，通过定义和运动控制来实现高速的自由曲面数控粗
加工。
该方法的核心是一个新型数控系统，该系统采用定义和运动控制
的技术，同时实现精密的自由曲面数控粗加工。
具体来说，该系统首
先扫描工件表面，并将其转换成三维图形坐标，以便在定义和运动控
制之前能够准确地知道工件表面。
然后，该系统根据CNC编程实现定
义和运动控制，从而实现精密控制加工中所需的任何加工任务，例如，定义切削和拉深过程，以及定义任意曲线和螺旋面的加工。
同时，该方法还采用了先进的机械系统，如高精度的伺服机械系统，使得机床的扭矩和力度能够实现精确的控制。
此外，该系统还可
以支持先进的数控系统，如支持多轴运动和同步控制。
这种方法不仅
可以有效提高自由曲面数控粗加工的效率，而且还可以保证工件表面
的精度和平滑度。
总的来说，自由曲面数控粗加工的一种新方法通过采用定义和运
动控制的技术以及高精度的伺服机械系统来实现自由曲面数控粗加工。
这种方法不仅可以有效提高自由曲面数控粗加工的效率，而且还能保
证工件表面的精度和平滑度，从而为自由曲面粗加工技术的发展带来
新的发展机遇。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
H UAZHONG U NIVERSITY OF S CIENCE AND T ECHNOLOG
S CHOOL OF M ECHANICAL S CIENCE & E NGINEERING
自由曲面加工理论与应用
第01讲—多轴联动数控加工工艺
☐
☐船用螺旋桨
水轮机叶片汽轮机叶片航空发动机叶片
自由曲面多轴联动数控加工工艺与编程技术水平代表国家制造业的核心竞争力
汽轮机叶片
水轮机叶片
☐
工艺优化，加工时间8小时，
效率提高3倍以上
MAX-PAC
HyperMill 法拉利Ts85CATIA CATIA
UG NX
PRO/E PRO/E
法拉利Ts85叶片专用工艺编程软件
约200万人民币
叶片专用数控机床+工艺编程软件
万人民币
☐
☐
☐☐
☐
Starrag-Heckert
☐
☐
☐
卧式车床立式铣床卧式铣床
☐
采用G54首先设置
☐
☐
☐
☐
☐
☐
☐
☐
☐
顺铣逆铣刀具运动方向
刀具运动方向
☐
☐
☐
☐
☐
☐
☐。