曲面数控加工中刀具轨迹生成探讨.pdfVIP

学兔兔 第3期 (总第160期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．3 2010年6月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MAT10N Jun． 文章编号：1672—6413(2010)03—0190—02 曲面数控加工中刀具轨迹生成探讨 郑爱萍，吴自达 (惠州工业科技学校，广东 惠州 516001) 摘要：以三坐标数控加工自由曲面为研究对象，对复杂曲面刀具路径生成中的一些问题进行了探讨，对常用的 三坐标曲面加工方法进行分析比较，给出了步长、步距的计算公式以及走刀方式、进／退刀方式的选择原则。 关键词：曲面；数控加工；刀具轨迹 中图分类号：TG659：TG71 文献标识码：B 1 CAM中曲面加工刀具轨迹计算过程 层切法的分层面垂直于刀轴面，而等深法的等深面是 在曲面加工过程中，无论使用何种刀具，曲面为 垂直于某个坐标轴的平面。 何种类型，其刀具轨迹的计算过程总的来说大致相同， 3 加工步长与步距 可简略表述为：给出一张或多张待加工曲面(零件面)， 前面讨论了加工方法的选择，无论采用哪一种方 按导动规则约束生成切触点曲线，由切触点曲线按某 法生成刀具路径，最后的刀路都是由一系列的直线段 种刀具偏置计算方法生成刀具轨迹曲线。其计算流程 逼近的。曲线的直线段逼近通过控制步长来控制，加 如图1所示。由于一般的数控系统都具有线性、圆弧 工步长和步距小，刀具轨迹密，刀位点数据密度大，零 等少数几种插补功能，所以一般将切触点曲线和刀具 件程序膨胀，编程效益低，更重要的是小步长加工程 轨迹曲线按点串的方式给出，并保证加工精度。 序在执行过程中，会产生进给速度波动和平均速度下 降，从而影响加工效益和表面质量。但加工步长和步 厂——_I曲面描述卜—导动规则厂—————] ]具偏置厂————] 切触点曲线卜__— 刀具轨迹曲线l 距大，又会使表面质量差。在实际加工中，加工步长 L—————— —————— j L——————————————————— —一 L———————————— —————————_J 图1 刀具轨迹计算过程 与步距必须根据精度和加工效率来综合考虑，其原则 2 三坐标曲面加工编程中常用的加工方法及特点 是在保证质量的前提下，尽量采用大步长和大步距。步 多年来，国内外许多学者对自由曲面刀具生成轨 长和步距的确定方法有：①经验法：根据编程者的实 迹计算方法进行了大量的研究，目前常用的实用加工 践经验来确定，缺乏科学性，不能明显提高加工的效 方法有4种：行切法、环切法、层切法和等深法。 率；②理论计算法(残留高度计算法)。 行切法的刀具与加工零件轮廓的切点轨迹呈一行 3．1 走刀步长的计算 一 行分布，采用截面线法计算生成刀具轨迹。其优点 走刀步长指的是数控刀具每次直线插补的长度， 是编程简单、切削效率高；缺点是在曲面上行距之间 它由允许误差和加工表面在插补段内沿进给方向的法 的残留高度相差大、表面质量不好。它适用于粗加工 曲率确定。设 为走刀步长；￡ 为加工误差；e为允许 (两坐标