数控加工刀位轨迹生成的算法分析.pdf

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1、·机械制造·袁国伟·数控加工刀位轨迹生成的算法分析数控加工刀位轨迹生成的算法分析袁国伟(辽宁机电职业技术学院，辽宁丹东市118009)摘要：自由曲面数控加工刀位轨迹的自动生成，是CAM技术的关键问题。针对自由曲面零件刀具口路径生成的几种算法，进行了较为详细的分析，并指出了这几种算法各自的加工特点。关键词：数控加工；映射；进给曲面中图分类号：TG659文献标志码：B文章编号：1671—5276(2012)06-0050-03NCMachiningToolPathGenerationAlgorithmAnalysisYUANGuo—wei(LiaoningVocational-t

2、echnicalInstituteofMechanicalandElectricalTechnology，Dandong118009，China)Abstract：ThekeytechnicalproblemsofsurfaceNCmachiningfoolpathgenerationarerelatedtoCAM．Thispaperanalyzesthetoolpathgenerationalgorithmofthefreeformsurfaceparfsindetailandpointsouttheprocessingcharacteristicsofeachofthes

3、etypesofalgorithms．Keywords：NCmachining；mapping；feed；surfaces表1。0前言表1等参数法的基本参数参数说明数控加工刀具轨迹计算和曲面造型是数控编程操作刀具半径和环底刀圆角半径的基础和关键，一种较好的刀具轨迹生成方法，不仅要求内允差(过切)和外允差(残留)计算速度快、占用计算机内存少，而且还要使切削行间距进给步长(是允差的函数)分布均匀、加工误差小、走刀步长分布合理、加工效率高轨迹行间距(是残留高度的函数)等。随着CAD／CAM技术的快速发展，出现了多种自由曲面造型理论和数控加工刀具轨迹的算法，其中比较常用的方法有：等参

4、数法、笛卡儿法和APT法。本文着重谈这三种加工方法的算法分析。基于刀触点的刀具路径生成方法首先在被加工曲面上采样一系列刀触点，然后再将刀触点转化为刀位点，进而生成刀具路径。如图1所示，路径规划主要有三种娄型：参数线、导向平面、驱动曲面，分别对应于三种刀具路径生成方法：等参数法、笛卡儿法和APT法。图2等参数法如图2所示，从=0的边界线开始，沿参数曲面(，)的向等参数曲线生成刀具路径。，和t分别表示曲面在刀触点处的进给方向矢量和切向矢量，由I厂和t及单位法矢量n构成了刀触点处的刀具接触坐标系。f，t及单位图1基于刀触点的刀具路径生成法矢量n可以通过下式获得rni(n，n，n)=

5、(rXr)／lXrl{，()=()／II(1)1等参数法【：式中，rn和r分别为被加工曲面在刀触点处的偏导数。图2等参数法采用环底刀加工凸曲面，其基本参数见等参数线型路径生成过程如下。作者简介：袁国伟(1978一)，男，辽宁丹东人，讲师，学士，研究方向：机械制造。·50·http：／／ZZHD．chinajourna1．net．cnE—mail：ZZHD@chainajourna1．net．cn《机械制造与自动化》·机械制造·袁国伟·数控加工刀位轨迹生成的算法分析第一步映射刃中心参加切削，提高了加工效率。如果截平面不是平行等参数法的环底刀刀位点(r血)映射公式平面，则将粗加工

6、轮廓向垂直于刀轴的平面投影，然后根r=据通道投影宽度、刀具大小、走刀方向，提取U或方向的参数线，以保证刀具处于爬坡切削状态。rcc+X些(agn)、／1一(a。n)‘第一步映射rcc4x‘a：t：(p-X)。(agn=1)(2)图3显示的是刀具位置笛卡儿法。从导向平面上点(，Y)到刀位点的映射分为两步：第二步进给如果评价指标(A，)已经给定，则在进给结束后，使导向平面用下式重新计算进给步长，其中各参数的意义见图2。=u+Au(Au=A／lr“1)⋯av=min(Av，Av)(Av=tO／II)‘如果评价指标(A，∞)未知或者需要实时计算，则可以根据下面步骤进行计算：1)计算和

7、，分别为当前刀触点处，和t方向的法曲率半径。2)计算P，和P，分别为当前刀触点处，和t方向环形刀的有效半径(式4)。3)计算A=Acc。根据R，，p，和J『(式5)。4)计算tO=tOcc。根据R，P和叼。环形刀的有效半径可以根据下式计算图3刀具位置笛卡儿法P：妇(4)第一步采用2D雅戈比反演算法求出垂线与参数曲式中，P和分别为刀具半径和底圆半径，而为曲面在面r(U，)的交点。映射的第二步与等参数法相同。刀具接触点处的倾角。刀具位置笛卡儿法映射的目的是计算导向平面上给如果用一段圆弧逼近两个刀触点间的曲线