复杂曲面宽行加工等参数线刀轨精确搭接方法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstrOnauticaSinicaApr．252014V01．35No，41142-1148ISSN1000-6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．Gn复杂曲面宽行加工等参数线刀轨精确搭接方法贺英1，陈志同h*，吴献珍21．北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京1001912．昌河飞机工业(集团)有限责任公司，江西景德镇333000摘要：等参数线刀轨规划方法广泛应用在复杂曲面的加工中，然而，宽行加工中用传

2、统方法计算刀轨行距不能保证准确性。为避免相邻刀轨之间出现欠切或行宽重叠过多，本文提出了一种行距的预测和调整算法。根据已有刀轨驱动线的位置预测后续刀轨驱动线的位置。构造了刀轨的有效搭接区间，选取能代表刀轨边界的几个特征刀位，通过调整刀轨驱动线的位置使其参数边界落在有效搭接区间内部。有效搭接区间为确定刀轨行距提供了依据，而特征刀位的先取大大减小了刀轨驱动线弱整对的计算量。计算实例表明，本文提出的算法可以实现楣邻刀轨的精确搭接。关键词：五轴加工；行距；CAM；搭接；曲面中图分类号：V263。l+4；TG659文献标识码：

3、A文章编号：1000—6893(2014)04一lt42—07在复杂曲面加工领域，宽行加工是有效提高加工效率的一种方法，通过优化刀具的姿态实现加工行宽的最大化。在一行刀轨中每个刀位点的最大行宽不一致，一般刀轨的有效行宽取所有刀位点行宽的交集。不同行刀轨的行宽也不一致，且在某些区域变化较大，因此在宽行加工中如何确定行距来确保相邻两行刀轨的最小搭接量接近于零成为一个技术难题。等参数线法最早由Loney和Ozsoy[13提出，这种方法直接使用曲面数据[2]，是一种简单实用的刀具轨迹生成方法。徐金亭等口1研究了自由曲面的等

4、参数线螺旋刀轨生成算法。由于参数域内的直线转换到欧氏几何空间后变成了曲线，参数间隔固定的相邻两条等参数线刀轨在空间上并不是等距的[4J，因此在刀轨之间可能出现欠切。Choi等给出了球头刀行距的计算公式口]。一些学者提出了如投影椭圆法[6。]、刀具包围球与曲面的二次抛物面逼近求交法口别等行距计算方法。Song和Jia[10。给出了球头刀环切加工的行距计算公式。以上刀轨行距的计算方法只关注了刀触点邻域内刀具和曲面的接触情况，用微分几何来求行距。然而，在宽行加工中用微分几何来求行距会带来较大误差。周艳红和周济口妇计算了刀

5、具运动扫描体在通过各切削点且垂直于走刀方向的平面内的截型，该平面内刀具和曲面截形线的距离在公差范围内的部分为加工宽度。严思杰等n21利用相邻刀轨包络面求交的方法，通过保证包络面交线到加工曲面的距离不大于公差来确定行距。刀具运动扫描体的计算和包络面求交需要进行大量的计算，并且有一定的近似性。收稿日期：2013．06．14；退修日期：2013—09—09；录用日期：2013—09—28；网络出版时间：2013—10—0812：13网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／111929．V20131

6、008．1213．001．html基金项目：中航工业技术创新基金(2010E37220)*通讯作者Tel：010-82339151E—mail：ztchen@buaaedu．cn引用罄武；Hey．OhenZT．WuXZ．／so-parametrictoolpathoverlappingmethodforsculpturedsurfacesinwidestripmachining(J]．Acta丸eronauticaetAstronauticaSinica．2014．35(4)：1142．1148．贺英．畴志商．吴靛

7、珍．复杂蓝面宽行如I等参数线刀轨精确搭接方法!如航空学摄，2014．35(4)：1142-／t48贺英等：复杂曲面宽行／Jnr等参数线刀轨精确搭接方法单岩等[1争14]提出将曲面离散成足够精度的基本单元，采用数值方法简化了行距的计算。在宽行加工算法中，多点法[1朝只给定了两个切触点之间的间距，对于如何根据当前刀轨确定下一行刀轨没有说明。端点法[161可以实现下一行刀轨的一次准确定位，但刀轨的波动影响了这种方法的应用。Xu等[171提出的双线驱动刀轨算法可以实现相邻刀轨的一次定位并在衔接处保持一阶连续，但该方法要求在

8、切触点衔接，因而会损失加工行宽。综上，在宽行加工中用局部微分几何估计行距将会带来无法预知的偏差，另外现有的很多算法把加工行宽的计算等效为行距的计算，将前一行刀轨偏置一个加工行宽得到下一行刀轨的位置，这种办法很难避免两行刀轨中间不出现欠切。为解决上述不足，本文提出了一种应用于宽行加工中的等参数线刀轨搭接方法。1宽行加工刀轨有效加工行宽及搭接等参数线刀轨的规划过