复杂自由曲面NC加工自适应刀具轨迹规划.pdf

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1、2011年10月机床与液压0ct．2011第39卷第19期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．39No．19DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．19．014复杂自由曲面NC加工自适应刀具轨迹规划杨长辉‘，鲁红梅，胡建军，陈元芳(1．重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室，重庆400050；2．重庆市轻工业学校，重庆400709)摘要：为了提高复杂自由曲面NC加工的加工精度和效率，分析自由曲面的特征参数，提出基于主曲率和区域增长的自由曲面分片算法，把复杂自由曲面分成几何参

2、数相似的曲面片族，对于几何参数相似的曲面片自适应规划适合的刀具轨迹，可有效避免自由曲面NC加工中的干涉问题，提高加工精度和加工效率。关键词：主曲率；区域增长；自由曲面；刀具轨迹中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)19—048—3AnAdaptiveToolpathPlanningMethodforNCMachiningofFree-formSurfacesYANGChanghui，LUHongmei，HUJianjun，CHENYuanfang(1．KeyLaboratoryofAutomo

3、bilePartManufacturing，CheckingandMeasuringTechnologyofMinistryofEducation，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400050，China；2．TheLightIndustryofChongqingCollege，Chongqing400709，China)Abstract：InordertoimproveNCmachiningqualityandeficiencyofcomplexfree—formsurfaces

4、，thecharacteristicparametersoffree—formsurfacewereanalyzed，apartitionalgorithmforfree—formsurfacebasedonmaincurvatureandregion—growingalgorithmwasputforward．Complexfree—formsurfacewasdividedintoaseriesofpartitionSurfacefamilieswithsimilargeometryparameters，andadaptive

5、tool—pathwasplannedtothesimilarpartitionsurfacefamilies．Bythismethod，interferenceinNCmachiningcanbeavoidedandNCmachiningqualityandeficiencyofcomplexfree—formsurfacesareimproved．Keywords：Maincurvature；Region—growing；Free—formsurface；Toolpath复杂参数曲面的加工轨迹规划一直是数控加工技∑∑N(“)．

6、()WC。术研究的重点课题之一，在复杂参数曲面的多坐标数s(“，)=上_——————一控加工中，刀具轨迹的优劣直接影响其加工精度和加∑∑N(u)，()Wi工效率。就加工复杂参数曲面而言，主要有3类刀具i=0=0其中：C(i=0，1，⋯，n；=0，1，⋯，m)为控轨迹生成算法：等参数线法、等截面法和等残余高度制顶点，，，为控制顶点对应的权因子，N(／L)和法。3种算法各有优缺点，因此在加工复杂曲面时，ⅣJ．()分别为沿u的第i个P次和沿的第个q次B全部采用统一的加工轨迹是不合理的。作者首先对自样条基函数，它们分别由／Z向节点矢量U=

7、{／Z，由曲面参数进行分析，对几何参数和加工工艺参数相u，⋯，M⋯+。}和向节点矢量V={V。，V。，⋯，似的曲面片进行分类，在曲面片族内部自适应选择合⋯}按DeBoor-Cox公式递推决定。适的刀具以及优化轨迹规划，从而从整体上提高复杂可见，NURBS曲面可以用基函数幂次、控制顶曲面的加工精度和加工效率。点、节点矢量、权因子4类参数来规定。1复杂自由曲面分片算法曲面．s(／Z，)上任意一点的单位法矢为：目前几乎所有的大型CAD系统都把NURBS作为S×S⋯，、定义零件几何形状的数学方法。因此文中将自由曲面(，可zJ统一描述为NU

8、RBS曲面⋯。式中：和分别为曲面S(／Z，V)在“向和V向1．1NURBS曲面主曲率的一阶偏导矢。NURBS曲面可以被定义为根据曲面论，曲面的第一和第二齐次式为：收稿日期：2010—09—17基金项目：重庆市教委科技项目(KJ090629)作者简介