五轴侧铣加工3D刀具半径补偿研究.pdf

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1、第9期组合机床与自动化加工技术NO．92011年9月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueSep．2011文章编号：1001—2265(2011)09—0001—03五轴侧铣加工3D刀具半径补偿研究李芝春一，王宇晗，金永乔(上海交通大学a．机械与动力工程学院；b．机械系统与振动国家重点实验室，上海200240)摘要：为了解决五轴联动侧铣加工3D刀具半径补偿的难题，建立了三维空间刀具半径补偿模型；通过对刀具空间不同位姿的异面法矢的最佳补偿点的求取，避免了空间投影造成的误

2、差，解决了五轴轨迹空间转角的半径补偿问题。论文提出的空间半径补偿算法已集成在五轴联动数控系统中，通过加工实验进行了验证。关键词：五轴数控系统；五轴侧铣；3D刀具半径补偿中图分类号：TP273文献标识码：AResearchon3DCutterRadiusCompensationfor5-AxisFlankMillingLIZhi—chun，WANGYu-han，JINYong—qiao(a．SchoolofMechanicalEngineering，b．StatekeyLaboratoryofMechanicalSystemand

3、Vibration，Shang—haiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Inordertodealwiththeproblemof3Dtoolradiuscompensationfor5-axisflankmilling，themodelof3Dtoolradiuscompensationwasestablished．Accordingtoobtainingofthebesttoolcompensa-tionpointofnon-coplanarnormalvect

4、orindifferentposition，theerrorcausedbyspaceprojectionwasa-voidedandtheproblemofthespacebendingangleofradiuscompensationfor5-axismillingwassolved．Theexperimentresultsshowthattheproposedmoduleof3Dtoolradiuscompensationfor5一axisflankmillinghasagoodapplicationin5-axisCNC

5、system．Keywords：5-axisCNCsystem；5-axisflankmilling；3Dtoolradiuscompensation840D中已经带有刀具补偿功能。0引言通过刀具位置补偿降低加工成本，使数控机床五轴联动数控机床是实现大型与异型复杂零件加工精度控制在所追求目标范围内，具有重大的理的高效高质量加工的重要手段。五轴侧铣是一种论价值和现实意义。由于刀具摆动轴的出现，五重要的五轴联动加工方式，线接触成形刀具的侧刃轴联动侧铣加工的刀具补偿难以实现。国内对五轴始终保持与被加工曲面接触，利用铣刀刀刃的母线刀具半

6、径补偿实现方法的研究并不多，文献研究在加工中形成的包络面来逼近曲面成形，极大地提了五轴联动数控加工中刀具补偿方法，文献提出高了加工效率。由于五轴侧铣主要应用于复杂曲面了基于平面投影的刀补算法，将切削点、切削前进方零件的加工，其数控程序的生成必须借助一些集成向等几何信息变换到补偿平面上，转化为二维平面CAM软件如UG、CIMATRON等。这些软件根据零刀补来处理，求得结果后再反算变换回三维空间的件的曲面信息以及刀具的类型和半径，生成不依赖算法。但是投影及补偿过程中均会存在误差，导致于机床结构的刀位文件(CLS文件)，再经过专用的适

7、用范围有限。后置处理程序得到实际加工的数控程序。五轴数本文按照刀具尺寸的变化量，根据刀轴方向矢控加工精度与刀具设定有密切关系，一旦刀具半径量及两个刀位点之间前进方向矢量等信息得到半径不符设定要求，就应根据实际半径重新产生刀位文补偿后的两条补偿轨迹，再基于异面直线公垂线段件，再经后置处理程序生成正确的NC程序，或者更中点算法，直接在空间中进行了半径补偿，实现了两换成符合设定的刀具。这样就造成诸多不便，降低条补偿轨迹的近似转接，避免了空间投影造成的误了效率。国外几个主要CNC生产商如FANUC、SIE—差，最终在五轴联动数控中实现了

8、刀具侧铣加工CMENS在其高档数控系统如FANUC16i、SINUMERIC功能半径补偿。数控仿真软件及加工实验验证了五收稿日期：2011—01—25：修回日期：2011—02—10基金项目：国家“863”重点项目(2009AA04ZI50)；国家“高档数控机床