曲面的3阶切触在5从标曲面加工中的应用

运用微分几何中的切触原理，研究了在多轴数控机床中刀具切削圆与零件曲面的切触条件和局面坐标系下的局部3阶切触条件，通过引用切触阶来衡量刀具加工过程中的运动轨迹与将要被加工曲面的贴近程度，运用工件坐标系与刀具坐标系的相互转换，推导出刀具与被加工曲面的最佳切触条件，通过对车门曲面加工的验算和载形分析，证明运用5坐标加工要比运用3坐标及4坐标加工更贴切。     

自由曲面数控加工技术的研究进展

数控加工是自由曲面高质量和高效率的加工方法，生成无干涉过切刀具轨迹是自由曲面数控加工技术的关键。随着高速加工技术的发展，高速机床生成的刀具轨迹越来越受到重视，本综述了刀具轨迹生成过程中的关键技术，加工仿真以及在高速加工中自由曲面的数控编程问题，分析了商用系统的现状及不足，最后探讨了自由曲面CAPP的关键技术及其策略。     

五轴数控加工碰撞检验

在五轴数控加工中，由于五轴控制允许刀具处于自由状态，因此，除了刀具与被加工表面干涉外，还将引起刀杆与相邻曲面的碰撞。这些碰撞将影响主要曲面的加工，其中包括影响进、退刀方式的选择。因此找出与那些可能与刀杆碰撞的曲面，并进行检查、修正是十分必要的。然而五轴数控加工所带来的干涉的碰撞问题却要复杂得多，这也是五坐标加工有待解决的技术难题之一。在解决刀杆与相邻曲面的碰撞问题时，有些是基于实体模型，利用刀杆实体与零件实体进行布尔运算，检查它们是否在同一时刻占据同一空间，以此处碰撞检查的依据。但这种方法只能对刀杆与零件间的碰撞进行检查，并没有在如何调整上给出较为满意的方案。本文利用实体模型对刀具是否与零件间发生干涉碰撞进行检查，但是对于刀具位置的修正得利用曲面的离散数据模型。目前发表了大量的文章，讨论了怎样消除刀杆与相邻曲面的碰撞大多数是基于离散的曲面数据模型。     

曲轴斜曲面深孔加工新工艺探索

在曲轴上,斜油孔加工属于斜曲面深孔加工是加工中的难点之一,研究和改善在斜面上钻孔的工艺,将会对实际生产起到提高效率、降低成本、降低不良率等作用。曲轴斜油孔属于极难加工,有刀具寿命低、不良率高和加工节拍较长等无法避免的问题。经过分析斜油孔的加工工艺与刀具材料分析,发现了影响刀具寿命的主要因素。通过探讨和试验,在曲轴斜油孔的加工中使用平头钻,能有效提高加工效率,降低不良率,节俭刀具使用成本,并具有广泛的推广性和借鉴性。     

曲面切削原理在五轴数控模具铣床上的实现

根据曲面切削原理控制铣床刀具的运动，可以实现五轴数控模具铣床加工，本文运用数学的坐标转换，理论分析在五轴数控模具铣床上实现曲面切削加工的方法。     

汽车覆盖件模具数控加工刀具运动轨迹的生成及编辑

对汽车覆盖件模具数控加工的质量分析表明，曲面造型和刀具运动轨迹的生成，是数控编程加工中的两大关键性技术。刀具运动轨迹的合理与否，不仅影响到被加工零件的质量，而且也关系到刀具的使用寿命及机床的使用安全性。本文论述了与汽车覆盖件模具数控加工刀具运动轨迹有关的一些概念及加工工艺参数的选择，并讨论了典型曲面刀具运动轨迹的生成方法及编辑方法。     

五坐标数控加工局部过切

在五坐标数控加工中，不可避免会发生干涉现象，在数控编程时需要特别注意刀具的几何形状，被加工表面的复杂程度，和工作行程等要素。     

基于逆向工程轿车保险杠设计及曲面评价

在对汽车外形的局部改型中,由于逆向设计具有设计精度高、开发周期短及节约成本等优点,逐渐得到厂家的广泛采用。文章根据原型车前后保险杠造型,运用逆向工程原理以及CATIA软件中的模块构建出新的保险杠造型,依据曲线几何连续性条件,利用曲面断面线法、斑马线法及曲面反射性分析法来评价曲面的质量。最终得到更加美观的轿车保险杠外表面造型。该方法大大提高了轿车外表面改型的开发效率。     

加工中心刀具的选用

加工中心机床刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容,它不仅影响数控机床的加工效率,而且直接影响加工质量。刀具类型的选择取决于机床类别、切削条件、被加工孔的大小及位置、工件材料、生产批量和经济性。选用合适的刀具类型是保证产品质量和降低生产成本的一个重要因素。     

直线齿形孔插齿刀设计

为了设计直线齿形孔插齿刀，根据共轭齿形原理，运用齿廓法线法建立工件齿形和刀具齿形的关系式，依据工件和刀具接触条件，由已知工件齿形坐标求出刀具齿形坐标，设计出了刀具齿形。用最小二乘法求出了刀具拟合直线，并对拟合直线进行了修正，保证了修正后的创成表面与原拟合直线创成表面相吻合。通过实践证明，利用设计的插齿刀在插齿机上加工直线齿形孔，不但效率高，而且被加工零件的齿形精度达到了图纸要求。     

剃齿刀刃磨技术

剃齿刀和其它金属切削刀具一样，切削工件数越多，其刀具切削刃磨损越严重，并导致切削工件几何精度下降，这时在加工件的尺寸超出它的允许公差之前，剃齿刀切削刃槽底出现磨损，切削刃变钝这时必须进行修磨，另外，阐述了剃齿刀直径与公法线关系及刃磨图表的应用，以及不同阶段的剃齿刀对齿轮齿形的影响及采取的相应措施。     

盾构刀盘设计系统开发

为快速准确地完成不同类型和尺寸盾构刀盘的设计,根据刀盘自身机械数据结构和施工过程的数据关系,结合刀具破岩机制实验数据和刀盘三维参数化机械模型和结构分析模型,利用VB完成刀盘参数化建模系统的开发,方便了刀盘设计人员准确且快速地完成各种不同地层、不同规格盾构刀盘的设计及分析。     

基于隧道工程实例的TBM破岩特征参数研究

为评价TBM的破岩性能、反馈滚刀破岩载荷、预警TBM卡机风险,提出采用破岩系数表征宏观TBM多滚刀协同破岩特征,采用切割系数表征细观单滚刀破岩特征。通过TBM破岩系数与滚刀切割系数关系推导,得出宏观上反映TBM推力和转矩相关性的破岩系数与细观上反映滚刀垂直力和滚动力相关性的切割系数在数值上相等,且仅与贯入度和滚刀直径有关;通过多个TBM工程现场数据验证,得到TBM破岩系数与滚刀切割系数均随滚刀贯入度的增大呈幂函数关系,TBM破岩系数在数值上明显比滚刀切割系数小,但二者呈高度线性关系,表明破岩系数与切割系数关系的理论推导研究方法的正确性。该研究建立的破岩系数、切割系数、贯入度等参数间的相关性对于预测和评价TBM的破岩性能大有益处。     

滚刀破岩引致岩石振动特性试验研究

隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)技术是一种安全高效的隧道工程施工方法。在TBM掘进中,滚刀刀盘系统与岩石相互作用时会产生振动现象,其振动特性与破岩机制均会影响到TBM的掘进效率和刀盘刀具的使用寿命。通过制作大尺寸砂浆材料试件,采用自主研制的TJ-TS500型线性切割试验平台,设计较为精细的振动测试系统,进行滚刀线性切削试验。试验方案考虑切深、切割速度以及试样节理特征等因素,同时在切削过程中对滚刀三向力以及试样的振动信号进行监测。通过对采集的振动信号进行快速傅里叶变换（fast Fourier transformation,FFT）,分析不同切削参数条件下的滚刀破岩振动特性。     

全尺度TBM滚刀线性切削花岗岩试验研究

为了研究滚刀刃宽、刀间距和贯入度等关键参数对滚刀破岩过程的影响规律,基于全尺度线性切削试验平台,使用CCS型盘形滚刀开展了不同参数条件下的花岗岩切削试验。使用13 mm和17 mm 2种刃宽的滚刀,在60、65、70、75、80 mm刀间距和0.5、1.0、2.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0 mm贯入度条件下,直线切削单轴抗压强度约140 MPa的岩石,获取破岩法向力、滚动力等载荷数据,并计算各次切削试验的破岩比能。研究结果表明： 1）平均法向力和滚动力随刃宽、贯入度和刀间距的增大而增大,但增长速率有所不同; 2）刃宽和贯入度对平均破岩载荷的影响程度明显强于刀间距; 3）刃宽对平均法向力的影响程度强于对平均滚动力的影响程度; 4）对不同的刃宽和刀间距,破岩比能总体上随贯入度的增大先减小后增大,而刃宽的增大会引起破岩比能的增大。     

盾构穿越富水大粒径漂石地层施工技术研究

北京地铁九号线玉渊潭区间在富水条件下穿越砾岩及卵砾、圆砾地层,该区域间分布有连续、粒径超过1 000 mm的漂石,可见漂石粒径有1 500 mm×1 700 mm,且区间隧道大部分处于高透水地层中。为保证盾构在施工过程中能安全、顺利掘进,通过分析常规破岩机制和盾构破岩机制,最终选择了尖锐划割挤压破碎机制。通过对盾构设备进行改进、设定盾构推进参数、掘进管理及其他辅助技术的改革,解决了用盾构刀盘、刀具连续破碎漂石、孤石等技术难题。通过对进度、刀盘刀具磨损情况等推进情况进行分析,并对盾构刀盘刀具的磨损情况等进行仿真验证,可知撕裂刀在解决漂石破碎、孤石等起了重要作用,最后对盾构设备及刀盘刀具的优化等提出了建议。     

既有铁路隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽技术综述

采用人工手持混凝土切割机、凿毛机等通用机具进行既有铁路隧道衬砌钢拱架安装槽开槽施工,存在机械化程度低、开槽速度慢、难以满足隧道病害快速整治要求且施工安全难以保证等问题。在调研国内外隧道病害整治开槽方法和设备现状的基础上,基于金刚石锯片切削混凝土属于脆性破坏机制,提出“组合式刀具一次切削成槽”的隧道衬砌钢拱架安装槽开槽方法及施工工艺; 针对水射流切割技术,提出隧道衬砌钢拱架安装槽“水射流切槽”施工工艺; 针对切割轮和环形轨道开槽机,提出“多次切削成槽”方法及施工工艺。基于“组合式刀具一次切削成槽”、“水射流切槽”和“多次切削成槽”3种开槽施工技术,提出既有铁路隧道衬砌钢拱架安装槽开槽设备的研制建议。     

沈阳地铁过河隧道盾构施工技术

沈阳市地铁二号线北起北陵北部，终点在浑南新区的21世纪大厦前的世纪广场，线路正线全长19.245km。五里河—奥体中心站区间下穿500m宽的浑河河道，根据隧道穿越地层的地质条件和水文条件，介绍了过河区间隧道盾构的选型、刀盘型式、刀具布置、刀盘开口形式、岩石破碎机、盾构的工作模式等主要设计特点与性能，同时论述了在施工过程中拟采取的开挖面稳定措施、泥水处理系统布置思路、换刀措施、联络通道施工思路、盾构施工接口、端头地层加固设计等。     

盾构刀盘的有限元参数化建模及其分析

为快速进行盾构刀盘有限元分析,建立典型刀盘有限元模型建模系统,利用该系统实现了盾构刀盘自动建模和有限元分析,并进行了掘进过程的有限元仿真,得到了刀盘与掘进界面耦合作用下的动态强度、刚度,为刀盘的优化设计提供参考依据。