曲面加工中的主要问题及研究现状教程.PDFVIP

曲面加工中的主要问题及研究现状 2011.10.2 1.引言  1.1常用加工方法  自由曲面（下称曲面）其能更好的满足美学和功能上的 要求，其已经广泛的应用于航空、汽车、消费产品和模 具业。自由曲面通常是指包含有一个或多个由参数或网 格模型表示的非平面、非二次曲面的曲面；  与传统的3轴加工相比，5轴加工可以连续的控制XYZ三 个轴平移运动和两个旋转运动 ，因此其广泛的应用于 自由曲面的加工中；  3 ½ ½ 加工其投资和操作成本相对较低，而且与5轴加 工相比刚性较好，因此其也能用于曲面加工中。但由于 其在切削过程中不能连续的改变刀具方向，因此去与5 轴加工相比需要更长的加工时间。 1.引言  1.2 加工阶段的划分  在机械加工中为了提高加工效率，可以将加工阶段划分 为粗加工、精加工和清理加工。在粗加工中，要切除大 量的材料得到曲面的近似形状；精加工阶段要将将近似 表面转换为曲面的偏置表面；通过清理加工得到满足精 度要求的精确表面。  对于5轴加工的刀具路径的规划、刀具方向的确定及其 平滑、刀具类型和大小的选择等问题，由于加工阶段的 加工目的不一样，所以应该有着不同的选择。 1.引言  1.3 干涉  容差用来评价自由加工质量，其上限控制着残留高度，下限 对于于过切干涉。  在5轴加工中有3种类型的干涉：  （1）局部干涉（Local gouge）：又称为过切，当刀具有效 在CC （Cutter Contact ）点的有效曲率半径大于表面的有效曲 率。  （2 ）后部干涉（Rear gouge）：又称为欠切，到刀具与曲面 的其他点而不是CC点相接触会发生后部干涉； 1.引言  1.3 干涉 （3 ）整体干涉（Global gouge ）：，又称为碰撞，刀具 的非切削部分和曲面或机床发生碰撞是发生整体干涉；  采用CC点的表面和刀具曲率匹配，来解决局部干涉；  设计合理的刀具方向来解决后部干涉；  使用可行性圆锥和配置空间方法确定整体干涉。文献23 中对最近的干涉干涉和避免做了总结 1.引言 1.引言  1.4 五轴加工中的问题  在曲面的5轴加工中，涉及由刀具的位姿数据（由每个 CC点的刀具路径、刀具方向确定）、刀具的形状和参 数、刀具旋转速度及刀具的运动速度等问题。  这些问题彼此相关，但是由于问题的复杂性，目前并没 有对路径模式、路径长度、路径参数、刀具方向、刀具 方向平滑改变、刀具大小、进给工艺等问题进行整体优 化，而是分别考虑。  本文关注刀具路径规划、刀具方向确定和刀具几何形状 选择。本文关注从1997-2008年，刀具路径规划、方向 确定、刀具类型及大小选择等问题。 2.刀具路径的规划 2.1综述  刀具路径是指刀具接触点在曲面上所形成的轨迹，其包括 路径的拓扑结构和路径参数。  其中路径拓扑结构是由刀具运动的模式决定的，标准是 ①分布均匀，残留高度基本一致； ②单条路径长，路径之间链接方式合理，切削空行程少； ③路径方向改变平滑，产生的动载荷少； ④强壮性：能适应各种不同曲面和不同加工条件，包括不 同连续性的曲面片、参数模型和网格模型； 路径参数包括两个相邻路径之间的间隔( 侧步长)和每个路 径上刀具的进给量（向前步长），两者都会影响到加工精 度和加工效率 2.刀具路径的规划  2.1综述  在刀具路径规划时，用到的相关概念 ①刀触点（cutting contact point ），刀具在加工过程中