基于响应面方法的圆锥刀侧铣非可展直纹面的刀位优化 被引量：5

1

作者 阎长罡 朱建宁 +2 位作者 刘宇 崔云先 魏岩 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期488-497,共10页

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... 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。 展开更多

关键词 圆锥刀 侧铣 非可展直纹面 刀位优化 响应面

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基于四点偏置法的非可展直纹面侧铣刀位计算 被引量：9

2

作者 严涛 刘志兵 +1 位作者 王西彬 樊勇 《图学学报》 CSCD 北大核心 2015年第6期840-845,共6页

针对非可展直纹面五轴侧铣加工的问题,分析了非可展直纹面几何特点,根据等距映射下的极差不变性,提出了一种计算非可展直纹面叶片五轴侧铣刀位数据的新方法。以刀具包络面与设计曲面之间的整体误差为优化目标,建立了圆柱铣刀侧铣非可展... 针对非可展直纹面五轴侧铣加工的问题,分析了非可展直纹面几何特点,根据等距映射下的极差不变性,提出了一种计算非可展直纹面叶片五轴侧铣刀位数据的新方法。以刀具包络面与设计曲面之间的整体误差为优化目标,建立了圆柱铣刀侧铣非可展直纹面的刀位计算方法,运用四点偏置法确定初始刀位,采用最小二乘法对初始刀位进行优化,建立刀轴矢量偏转模型进一步修正刀位以减小过切误差。通过实例计算分析,表明该方法可以在一定程度上减小加工误差。 展开更多

关键词 非可展直纹面 五轴侧铣 四点偏置法 刀位计算

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非可展直纹面侧铣加工的最小二乘刀位规划方法 被引量：5

3

作者 邹启晓 董雷 曹利新 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期748-753,共6页

将圆柱刀和圆锥刀侧铣非可展直纹面的理论模型归结为刀具曲面与设计曲面的最佳平方逼近问题。该方法从刀具轴线出发,以被加工曲面的刀位规划误差为纽带,得到刀具曲面上的一条映射曲线,该曲线能够表征刀具曲面与被加工曲面的贴近程度,进... 将圆柱刀和圆锥刀侧铣非可展直纹面的理论模型归结为刀具曲面与设计曲面的最佳平方逼近问题。该方法从刀具轴线出发,以被加工曲面的刀位规划误差为纽带,得到刀具曲面上的一条映射曲线,该曲线能够表征刀具曲面与被加工曲面的贴近程度,进而提出了确定刀具位置的最小二乘逼近模型和解算方法。通过数值算例与两点偏置法、三点偏置法和UG数控加工模块加工的结果进行比较,分析了其误差分布规律。结果表明,所提方法的几何残留误差较小,可为非可展直纹面的侧铣加工提供一定的参考依据。 展开更多

关键词 圆柱刀 圆锥刀 侧铣 非可展直纹面 最小二乘逼近

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基于原位检测的类直纹面整体式叶轮高效侧铣加工技术研究

4

作者 余道洋 《机床与液压》 北大核心 2017年第1期1-4,39,共5页

提出了一种基于原位检测的类直纹面整体式叶轮曲面的侧铣加工方法。将类直纹面重构为近似直纹面,提出了类直纹面整体式叶轮可侧铣的判定条件;针对非可展直纹面刀轴矢量的求解方法,给出了解析算法;最后对类直纹面叶轮五轴刀路进行了仿真... 提出了一种基于原位检测的类直纹面整体式叶轮曲面的侧铣加工方法。将类直纹面重构为近似直纹面,提出了类直纹面整体式叶轮可侧铣的判定条件;针对非可展直纹面刀轴矢量的求解方法,给出了解析算法;最后对类直纹面叶轮五轴刀路进行了仿真并进行了实际数控加工实验,验证了该算法的正确性。 展开更多

关键词 类直纹面 侧铣 非可展直纹面 原位检测

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基于改进免疫克隆选择算法的侧铣刀位包络误差优化模型

5

作者 焦靖淞 周凯红 《机电工程》 北大核心 2025年第8期1543-1551,共9页

针对目前侧铣加工非可展直纹面的刀位规划分析计算存在着的一些问题,比如计算过于复杂、计算时间长、精度较低等等,对侧铣刀位包络误差问题展开了研究,设计了一种基于改进的免疫克隆选择算法(ICS)的侧铣刀位包络误差优化模型。首先,根... 针对目前侧铣加工非可展直纹面的刀位规划分析计算存在着的一些问题,比如计算过于复杂、计算时间长、精度较低等等,对侧铣刀位包络误差问题展开了研究,设计了一种基于改进的免疫克隆选择算法(ICS)的侧铣刀位包络误差优化模型。首先,根据双参数球族包络理论研究了圆锥刀具在非可展直纹面上的加工过程的解析表示,设计了计算初始加工刀位方法;然后,展开了加工误差的计算,提出了单刀位下误差度量函数,使侧铣加工过程中各点位法向误差的平方和最小,设计了基于改进的免疫克隆选择算法的刀位优化方法,并提出了圆锥刀侧铣刀位包络误差优化模型,采用两点偏置法确定了初始刀轴矢量,将抗体相似度-浓度指标引入免疫克隆选择算法中,以提升计算速度,使用改进算法对误差度量函数进行了求解,从而获得了优化后的侧铣加工刀位;最后,通过MATLAB仿真验证了该方案的可行性。研究结果表明:相对于未经改进的免疫克隆算法,优化模型在单刀位下的优化过程收敛速度提升了13.3%,优化后位姿集合形成的刀具包络误差降低了15.8%。该优化模型对于复杂曲面侧铣刀位规划方法的设计具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 复杂曲面侧铣加工 侧铣刀位包络误差 改进免疫克隆选择算法 非可展直纹面 圆锥刀 刀位规划

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三维欧氏空间中主法线曲面的结构函数

6

作者 于延华 岳立冬 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期301-304,共4页

在三维欧氏空间中,主法线曲面作为特殊的非可展直纹面具有良好的代数和几何性质.运用微分几何的方法研究主法线曲面的结构函数.根据三维欧氏空间中不可展直纹面的定义和标准方程,给出曲线的主法线曲面的定义和标准方程.从主法线曲面的... 在三维欧氏空间中,主法线曲面作为特殊的非可展直纹面具有良好的代数和几何性质.运用微分几何的方法研究主法线曲面的结构函数.根据三维欧氏空间中不可展直纹面的定义和标准方程,给出曲线的主法线曲面的定义和标准方程.从主法线曲面的定义和标准方程出发,得到主法线曲面的结构函数之间满足的关系,以及曲线的主法线曲面的结构函数、准线和腰曲线三者之间的联系.讨论Mannheim曲线和一般螺线的主法线曲面,得到Mannheim曲线的主法线曲面是其侣线的副法线曲面,一般螺线的主法线曲面是正螺面. 展开更多

关键词 三维欧氏空间 非可展直纹面 主法线曲面 结构函数 腰曲线

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曲面匹配方法在刀具加工轨迹优化中的应用 被引量：4

7

作者 何改云 庞凯瑞 +2 位作者 桑一村 刘晨辉 王宏亮 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期190-196,共7页

为减小非可展直纹面侧铣过程中产生的原理误差,提出一种新的刀具加工轨迹优化方法,将曲面匹配方法应用于初始刀具加工轨迹的优化过程,并使用序列二次规划算法求解曲面匹配问题。首先,采用现有的刀具加工轨迹生成方法得到刀轴轨迹曲面;其... 为减小非可展直纹面侧铣过程中产生的原理误差,提出一种新的刀具加工轨迹优化方法,将曲面匹配方法应用于初始刀具加工轨迹的优化过程,并使用序列二次规划算法求解曲面匹配问题。首先,采用现有的刀具加工轨迹生成方法得到刀轴轨迹曲面;其次,对刀轴轨迹曲面进行法向偏移得到对应的刀具加工包络面并进行原理误差计算,使用基于序列二次规划算法的曲面匹配方法对加工包络面与设计曲面进行曲面逼近,得到空间变换矩阵;再次,通过空间变换和法向偏移,得到优化后的刀轴轨迹曲面及其对应的刀具加工包络面,以及对应的优化刀具加工轨迹及加工误差分布数据;最后,使用MATLAB进行仿真,并与基于最小二乘法的曲面匹配方法进行对比验证。仿真结果表明该优化方法有效地减小了初始刀具加工轨迹产生的原理误差,这说明提出的方法能够用于减小非可展直纹面侧铣加工时产生的原理误差。研究成果为提高非可展直纹面侧铣的精度提供了新的技术支持。 展开更多

关键词 曲面匹配 刀具加工轨迹优化 非可展直纹面 侧铣 序列二次规划算法

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基于螺旋接触线的五轴侧铣刀具定位方法

8

作者 李忠朋 张立强 刘钢 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期575-584,共10页

针对五轴侧铣加工非可展直纹面时刀具与设计曲面相互干涉的问题,提出了一种基于螺旋接触线的刀具定位方法。首先,基于Z-buffer法建立单个刀位下的误差解析模型,以评估刀具定位方法的优劣。其次,根据非可展直纹面的扭转特性,构造刀轴矢... 针对五轴侧铣加工非可展直纹面时刀具与设计曲面相互干涉的问题,提出了一种基于螺旋接触线的刀具定位方法。首先,基于Z-buffer法建立单个刀位下的误差解析模型,以评估刀具定位方法的优劣。其次,根据非可展直纹面的扭转特性,构造刀轴矢量的数学模型,同时分析刀具-工件接触线的性质及参数表达式。再次,考虑实际加工中的非线性加工误差,通过运动学变换对全局刀位进行路径插补优化。最后,基于改进两点偏置法、最小二乘法及所提出的方法进行仿真分析并对比3种方法所产生的误差,同时基于后2种方法进行实验验证。仿真和实验结果表明,所提出的方法能够有效减小侧铣加工中的原理误差,可为非可展直纹面的五轴侧铣加工提供一定的参考依据。 展开更多

关键词 五轴侧铣 非可展直纹面 螺旋接触线 路径优化 原理误差

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基于粒子群优化算法的圆锥刀侧铣刀轴轨迹规划 被引量：5

9

作者 阎长罡 李松 刘宇 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期2380-2388,共9页

针对圆锥刀侧铣加工非可展直纹面的刀轴轨迹规划问题,提出一种基于粒子群优化算法的解决方案。将刀轴上一点到圆锥面的距离定义为该点对应的当量半径,将刀轴上一点到非可展直纹面的距离与当量半径之差定义为径距偏差,在此基础上提出单... 针对圆锥刀侧铣加工非可展直纹面的刀轴轨迹规划问题,提出一种基于粒子群优化算法的解决方案。将刀轴上一点到圆锥面的距离定义为该点对应的当量半径,将刀轴上一点到非可展直纹面的距离与当量半径之差定义为径距偏差,在此基础上提出单个刀位实现最优的判定条件,即刀轴位姿应满足刀轴上各点径距偏差的平方和为最小。以初始刀位为基准,通过3维小量平动局部调整刀轴两端点的位置,将调整后的刀轴位姿描述成6个平动参数的函数,从而将刀具包络面向非可展直纹面的逼近问题分解为每个刀位下位姿参数的寻优问题。提出基于粒子群优化方法的求解策略,并给出具体的实现步骤。实例计算表明,该方法可使单刀位的优化实现过程简单、结果稳定,显著降低刀轴优化后的曲面包络误差,可为非可展直纹面的侧铣加工提供一定的理论依据。 展开更多

关键词 圆锥刀 侧铣 非可展直纹面 刀轴轨迹规划 粒子群优化算法

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基于解析法的整体式叶轮侧铣高精加工技术 被引量：3

10

作者 余道洋 韩江 赵韩 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期304-307,共4页

提出了加工非可展直纹面刀轴矢量的解析解法,给出了解析解法的加工误差,并将其与"R偏置法"的侧铣加工方法的误差进行了比较。计算结果证明,该方法减小了理论误差。应用MATLAB绘制了依据该方法计算出的叶片刀轴轨迹。最后,通... 提出了加工非可展直纹面刀轴矢量的解析解法,给出了解析解法的加工误差,并将其与"R偏置法"的侧铣加工方法的误差进行了比较。计算结果证明,该方法减小了理论误差。应用MATLAB绘制了依据该方法计算出的叶片刀轴轨迹。最后,通过数控加工试验验证了所提出方法的正确性。加工结果表明,加工误差在允许加工误差范围内,叶轮加工表面质量好。 展开更多

关键词 侧铣 非可展直纹面 解析法 加工误差

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SA-PSO混合算法的侧铣刀轴轨迹规划 被引量：3

11

作者 韩军 姚晟 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第6期92-99,共8页

针对非可展直纹面的原理性误差问题,采用单个刀轴位置的误差判定函数作为目标函数,即单个刀轴上的各点到非可展直纹面的距离减去刀轴半径的平方最小。在MATLAB中利用SAPSO(模拟退火算法和粒子群算法)混合算法对其进行求解,该混合算法解... 针对非可展直纹面的原理性误差问题,采用单个刀轴位置的误差判定函数作为目标函数,即单个刀轴上的各点到非可展直纹面的距离减去刀轴半径的平方最小。在MATLAB中利用SAPSO(模拟退火算法和粒子群算法)混合算法对其进行求解,该混合算法解决了单刀位情况下刀轴最优位置的寻求问题。通过对比PSO算法和SA-PSO算法包络误差的极差值均值表明:SAPSO混合算法欠切和过切误差对比于单一的粒子群算法减少了14.7%,实际加工并检测叶片精加工的表面误差验证了方法的可行性。 展开更多

关键词 侧铣加工 非可展直纹面 刀轴轨迹规划 模拟退火算法和粒子群算法 实验加工

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基于人工鱼群和粒子群优化混合算法的侧铣刀轴轨迹规划 被引量：10

12

作者 刘红军 魏宇祥 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第23期2815-2820,共6页

针对圆锥刀侧铣加工非可展直纹面的刀轴轨迹规划问题,采用两点偏置法确定初始刀轴矢量,为评价单个刀位,提出了单刀位下的误差度量函数,即刀轴上各点到非可展直纹面的距离与对应各点到圆锥面的距离差值的平方和最小。为解决每个刀位下的... 针对圆锥刀侧铣加工非可展直纹面的刀轴轨迹规划问题,采用两点偏置法确定初始刀轴矢量,为评价单个刀位,提出了单刀位下的误差度量函数,即刀轴上各点到非可展直纹面的距离与对应各点到圆锥面的距离差值的平方和最小。为解决每个刀位下的位姿寻优问题,提出了基于人工鱼群(AFS)和粒子群优化(PSO)混合算法的优化方案。仿真结果表明,所提方法在单刀位下的优化过程简单,结果精度高,优化后位姿集合形成的刀具包络误差小。 展开更多

关键词 侧铣加工 非可展直纹面 人工鱼群和粒子群优化混合算法 刀轴轨迹规划

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侧铣加工刀位轨迹优化算法研究 被引量：4

13

作者 刘红军 李斌 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第6期23-26,共4页

针对非可展直纹面侧铣精加工刀轴矢量计算中存在的问题,侧铣加工误差几何模型分析圆柱铣刀加工非可展直纹面误差产生的原因。以两点偏置法和三点偏置法等基本算法为基础,提高非可展直纹面类零件的加工精度,文章提出一种定点旋转寻求最... 针对非可展直纹面侧铣精加工刀轴矢量计算中存在的问题,侧铣加工误差几何模型分析圆柱铣刀加工非可展直纹面误差产生的原因。以两点偏置法和三点偏置法等基本算法为基础,提高非可展直纹面类零件的加工精度,文章提出一种定点旋转寻求最优刀轴矢量组的计算方法,并且采用密切法进一步优化。通过优化算法使加工误差趋于最小,最终得到整体最优的刀轴轨迹。此方法与已有方法进行加工实验对比,从仿真结果可以看出明显提高了加工精度,对非可展直纹面侧铣加工提供一定的参考意义。 展开更多

关键词 侧铣加工 非可展直纹面 定点旋转法 密切法

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基于GA—NOA优化算法的侧铣刀轴轨迹规划

14

作者 刘红军 李斌 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第10期55-58,63,共5页

针对非可展直纹面的圆柱刀侧铣加工,提出了一种基于遗传算法(GA)和非线性规划(NOA)混合算法的优化方法。首先,采用两点偏置法确定初始刀轴矢量,在此基础上,引入了单刀位下的误差度量函数,即刀轴上各点到非可展直纹面的距离与对应各点到... 针对非可展直纹面的圆柱刀侧铣加工,提出了一种基于遗传算法(GA)和非线性规划(NOA)混合算法的优化方法。首先,采用两点偏置法确定初始刀轴矢量,在此基础上,引入了单刀位下的误差度量函数,即刀轴上各点到非可展直纹面的距离与对应各点到圆柱面的距离差值的平方和最小来实现单刀位的优化结果。进而对整体刀位优化问题,提出了基于遗传算法和非线性规划混合算法进行整体刀位。仿真计算结果表明,该方法在单刀位下的优化过程简单,结果精度高,优化后位姿集合形成的刀具包络误差小,对非可展直纹面侧铣加工有一定的实际意义。 展开更多

关键词 侧铣加工 非可展直纹面 圆柱刀 遗传算法和非线性规划算法 刀轴轨迹规划

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