环形刀等残留高度多轴加工步距计算

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1、第44卷第4期2012年8月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．44No．4Aug．2012环形刀等残留高度多轴加工步距计算郝小忠jAhmedADuroobi2陈文亮1何磊1(1．南京航空航天大学机电学院，南京，210016；2．伊拉克科技大学产品工程与冶金系，巴格达，10001)摘要：针对不同由面的环形刀多轴加工，提出了最太步距计算的数学模型，建立了残留高度为常数时步距与刀轴倾角之间的函数关系，通过函敷关系推导出最佳步距的值。实验表明，该算法在保证加

2、工精度的前提下，能有效缩短加工刀轨路径，提高加工效率。关键词；等残留高度；环形刀；步距；多轴加工中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)04—0538—05CalculationofStepoverBasedonConstantScallop—HeightinMulti—AxisToru§MillingProcess．HaoXiaozhon91，AhmedADuroobi2，ChenWenlian91，HeiLeil(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，N

3、anjingUnivergityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China}2．DepartmentofProductionEngineering＆Metallurgy，UniversityofTechnology，Baghdad，i0001，Iraq)Abstract：Thetheoreticalmodelofthemaximumstepoverestimationisestablishedfordifferentcasesonthemachinesurfaceprofileusingthee

4、nd—filletedcutterinmulti—axismachining．Thefunctionbetweenthestepoverandinclinationanglesoftoolaxisisconstructedatconstantscallop—height．Accordingtotheequationstheoptimumstepoverisderived．Experimentalresultsshowthatthepresenteda!gorithmisfeasible．Itcanobtainshortert001pathandi

5、mprovethequalityofmachining．Keywords：constantscallop—height；toruscutter；stopover；multi—axismachining数控加工中零件表面质量和加工效率与刀具轨迹步距的选择息息相关。步距选择过大，表面质量得不到保证；步距选择过小，加工时间成倍增加，加工效率低。因此，步距优化既要满足表面质量的要求，又要有较高的加工效率。在数控加工中步距优化的主要方法有等参数法、等截面法和等残留高度法。等参数线法和等截面法为了达到加工的精度要求，刀触点轨迹的分布是按照最小加工步距确定的，

6、而等残留高度法是在满足加工质量的前提下，寻求相邻刀具路径间最大的加工步距，效率较高‘14]。等残留高度法在球头铣刀三轴加工中取得了较好的效果，但在多轴加工中随着刀具回转轴线与表面接触点法向矢量之间角度的变化，球头铣刀的有效半径保持不变，造成了多轴数控机床加工能力的浪费“。6]。而环形刀在多轴加工中有着球头铣刀和平头端铣刀的双重优点，环形刀在加工自由曲面的过程中，随着刀轴矢量的变化，刀具有效半径变大，能显著增加切削速度，改善加工区域条件，提高切削效率和表面质量”⋯。因此，本文综合考虑刀轴矢量、切削接触点的曲率等信息，研究环形刀在加工中产生均匀残留高

7、度时，能达到的最大加工步距，实现多轴数控加工刀具轨迹步距的优化。基金项目：国家科技重大专项(2012ZX04010041)资助项目；国家自然科学基金(50905087)资助项目；航空基金(2010ZE52057)资助项目；中央高校基本科研业务费专项基金(NZ2012117)资助项目。收稿日期：2011-09—26；修订日期：2012一01—05通讯作者；郝小忠，男．博士研究生，工程师，1980年生，E—mail：xhao@nuaa．edu．cn。第4期郝小忠，等：环形刀等残留高度多轴加工步距计算5391刀具轨迹步距求解1．1刀轴倾角定义从图1，2

8、中可以看出，在加工中刀具分别定义两个不同的刀轴矢量。在图1中，当多轴加工时，刀具矢量沿着工件各个切削接触点的法线方向加工，切削发生在刀具