模具型腔数控加工计算机辅助刀具选择研究.doc

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1、模具型腔数控加工计算机辅助刀具选择研究本文系统研究了模具烈腔工艺规划中的刀具选择问题，提出了模具型腔粗加工、半精加工、精加工刀具选择的原则和方法，构造了相应的实现算法，并在UQOPENAPI环境下进行了初步编程实现，开发了3TS原型系统。引言数控加工中包括刀具轨迹的产生和刀具选择两个关键问题。前一问题在过去的20年里得到了广泛血深入地研究，发展的许多算法己在商用CAD/CAM系统中得到应用。目前大多数CAM系统能够在用户输入相关参数后自动产生刀具轨迹。比较血言，对以质量、效率为优化目标的刀具选择问题的研究还远未成熟，当前还没有商用CAM系统能够提供刀具优选的决策支持工具

2、，因而难以实现QD/CAM的自动有机集成。刀具选择通常包括刀具类型和刀具尺寸。-般來说，适合一个加工对象的刀具通帶有多种，一种刀具又可完成不同的加工任务，所以仅考虑满足基本加工要求的刀具选择是较容易的，尤其对孔、槽等典型几何特征。但实际上，刀具选择通常和一定的优化目标相联系，如最大切削效率、最少加工时间、最低加工成本、最长使用寿命等，因此刀具选择又是一个复杂的优化问题。比如模具型腔类零件,山于几何形状复杂（通滋包含自山曲面及岛），影响刀具选择的几何约束在CAD模型中不能显式表示，需要设计相应的算法进行提収，因而选择合适的刀具规格及其刀具组合，以提高数控加工的效率与质量

3、并非易事。模具型腔一般用数控铳的加工方法，通常包括粗加工、半精加工、精加工等工序。粗加工的原则就是尽瑕大可能高效率地去除多余的金属，因而希望选择大尺寸的刀具，但刀具尺寸过大，可能导致未加工体积的增多;半精加工的任务主要是去除粗加工遗留下來的台阶;精加工则主要保证零件的尺寸及表而质量。考虑到目询完全山计算机进行自动选刀还存在一定困难，因而在我们开发的计算机辅助刀具选^（ComputerAidedToolSelection,CATS）系统中，立足于给用户提供一个辅助决策工具，即粗加工、半精加工、精加工等，真止的决策权仍留给用户，以充分发挥计算机和人的优势。1系统基本结构CA

4、TS系统的输入为CAD模型，输出为刀具类型、刀具规格、铳削深度、进给量、主轴转速（切削速度）和加工时间等六个参数（如图1）,包括刀具类型选择辅助决策工具、粗加工刀具选择辅助决策工具、半精加工刀具选择辅助决策工具及精加工刀具选择辅助决策工具等。3DCAD实体模型计算机刀事选择系统oracIe数据库图1计算机辅助刀具选择系统的输入与输出鉴于粗加工在型腔加「•中的重要地位（通常为楮加工时间的5〜10倍），粗加匸时系统具有刀具

5、'

6、动优化组合的功能，以提高報体加工的效率。除了上述决策工具外，系统还具有查看刀具详细规范、根据刀具类型和尺寸推荐加工参数及评估加I】时间筹功能，瑕后生

7、成总的刀具选择结果报农（如图2）。系统所有的刀具数据及知识均山后台数据库做支持。$*t籾.j川•我工其•啊•il!：nur1丿」具就沏次找.具/JH・■Au♦

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10、「r>详细*范时144-冷醐L：；fJ4V口励決缢T.JI卜出八界ir数制s个成图2计算机辅助刀具选择系统的基木功能与模块