三轴数控侧铣空间刀具半径补偿算法.pdfVIP

维普资讯 第43卷第 5期 机 械 工 程 学 报 Vo1．43No．5 2007年 5月 CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGNI EERING May 2007 三轴数控侧铣空间刀具半径补偿算法木 胡自化 ，2 张 平2 杨冬香 徐 宏 (1．湘潭大学机械工程学院 湘潭 411105； 2．湘潭大学土木工程与力学学院 湘潭 411105) 摘要：通过深入分析三轴数控侧铣加工的特点，利用几何平面投影原理，采用平面轮廓刀具半径补偿算法推导的 类似方法，建立三轴数控侧铣加工的空间刀具半径补偿算法。将三轴数控侧铣加工的空间刀具半径补偿归纳为三 种转接过渡类型处理，通过加工平面的投影相交求出空间两相邻程序段的过渡转接点坐标分量 、Y，然后通过逆 投影计算转接点的第三分量 z，从而推导出各类型转接点的坐标计算公式。基于 UG平台编写了三轴数控侧铣刀 具补偿仿真软件，模拟和铣削加工实例结果表明所建立的三轴数控侧铣加工空间刀具半径补偿算法正确有效。基 于该算法的空间刀具半径补偿 G指令将可避免由于刀具磨损和刀具更换导致的三轴侧铣数控代码重生成。 关键词：三轴数控侧铣 几何平面投影 空间刀具半径补偿 数控加工 中图分类号：TH164 补偿功能 3【1。但零件轮廓的复杂性 以及需考虑许多 0 前言 复杂的转接过渡，使得空间刀具半径补偿算法的建 立举步维艰，对空间刀具半径补偿方面研究的文献 一 般来说，侧铣加工是数控铣削加工的一典型 很少 【。刘雄伟等[】和刘德福等[】仅从理论角度考 工艺。为了简化数控编程以及提高编程效率和质量， 虑了刀轴平行于 曲面法矢的五轴加工偏摆问题计算． 目前大部分数控铣削系统具有一些快捷的编程功 离工程实际应用还有较大差距。MORETON等 J仅 能，如刀具半径和长度补偿指令、复合循环指令、 研究了三轴车削中心的三维刀具补偿近似算法，得 宏指令以及参数化编程、子程序调用等。然而，传 出了一些有价值的结论，但至今尚未取得能有效指 统数控铣削系统的刀具半径补偿指令仅对平面加工 导实际生产的三维刀具半径补偿理论。 轮廓两轴数控侧铣有效，而对三轴数控侧铣无效。 由于刀轴矢量(001)在三轴加工中始终保持不 因此三轴数控侧铣编程时，首先需将零件轮廓沿轮 变，刀轨 曲线与零件轮廓 曲线在加工平面的投影互 廓法矢方向偏置一刀具半径距离，偏置结果就是用 为等距 ，因此本文拟通过深入分析三轴数控侧铣加 以描述刀具路径的刀位数据 ，然后根据刀位数据生 工的特点，利用几何平面投影原理，采用平面轮廓 成数控代码。当刀具磨损或更换时，三轴侧铣数控 刀具半径补偿建立的类似方法，建立三轴数控侧铣 代码需要重新生成，计算机与数控装置之间需通过 加工的空间刀具半径补偿算法 。该算法不仅可突破 串口或 Intemet／Intranet网络不断进行数据通信。尽 刀具补偿功能限于平面轮廓加工的理论瓶颈，而且 管在二维刀具半径补偿算法方面 已有很多研究[1_2】， 是刀具补偿 向空间轮廓面多轴侧铣加工的有益尝 也建立了二维刀具补偿 G代码，但 由于缺乏空间刀 试，尤其在刀具磨损和刀具更换时可避免数控程序 具补偿的G代码，三轴数控侧铣编程仍使用较为低