数控铣削加工刀具运动轨迹的实验研究.pdf

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1、2012年7月机床与液压Ju1．2012第40卷第13期MACHINETO0L＆HYDRAULICSVo1．40No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．13．024数控铣削加工刀具运动轨迹的实验研究李永夺，孟广耀，袁崇辉(青岛理工大学机械工程学院，山东青岛266033)摘要：在加工复杂曲面时，利用数控铣削能获得比较高的表面质量，因此其应用非常广泛。不同的刀具运动轨迹与加工工件的表面质量和加工效率密切相关。通过实验比较不同的刀具运动轨迹和运动轨迹相同但步长和深度不同时对加工质量、加工效率等的

2、影响。通过实验所得结论可为现场加工提供数据参考。关键词：数控铣削加工；刀具运动轨迹；表面质量；加工效率中图分类号：TG506文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)13-079—3ExperimentalStudyonCuttingToolTrajectoryofCNCMillingLIYongdUO，MENGGuangyao，YUANChonghui(SchoolofMechanicalEngineering，QingdaoTechnologicalUniversity，QingdaoShandong26603

3、3，China)Abstract：Thequitehishqualitysurfaceintheprocessingcomplexsurfacecanberealizedbynumericalcontrolmilling，whichapplicationiswidespread．DifferentcuttingtoolpathiscloselyrelatedtotheworkpieeeSUl~acequalityandmachiningeficiency．Bycontrastofdifferentexperimentswith

4、differentcuttingtoolpath，anddifferenttooldepthandsteplengthwithsanletoolpath，theinflu-encestoprocessingqualityandprocessingeficiencywerefoundout．Theconclusionsprovidereferenceforactualoperation．Keywords：CNCmillingprocessing；Toolpath；Surfacequality；Machiningefficienc

5、y刀具运动轨迹与零件的成型效率和表面质量密切和选定的球头铣刀半径求出零件表面的等距面，然相关。数控加工刀具运动轨迹是确定数控加工工艺的后对此曲面进行平行扫描，即由一组与铣刀旋转轴重要环节。刀具运动轨迹设计得合理与否，将直接影平行的等距平面穿过等距面，从而构造一组二维轮响零件的加工质量及加工成本。因此，对数控加工过廓，采用垂直型腔的加工方式，计算出每一行刀具程中的刀具运动轨迹进行研究是十分必要的。轨迹。在以往的研究中，表面误差的分析和计算常常被1．3填充曲线路径忽略。在实际加工中，大多以减小进给量或步距来提这种方法是用一组形状相

6、似的曲线，根据曲面上高表面质量，也就是以损失生产率为代价来达到精度各点的曲率以不同的密度，填充满上述等距曲面，从和粗糙度要求，但这种方法不是最好的解决方案，应而构造一个三维轮廓群，采用三维轮廓的加工方式，该通过对刀具路径包络线及包络面的分析，并结合实计算出刀具轨迹。验，找出产生误差最小的刀具路径包络线，然后以此1．4截平面法路径进行精铣便可实现又快又好的结果。截平面法加工是1刀具轨迹的模型研究指用一组截平面去截1．1环形路径(也称为层切法)取加工表面，截出一采用环形刀具路径规划时，首先根据零件的系列交线，刀具与加刀具起NURB

7、S曲面模型和所选球头铣刀半径，求出零件表始点工表面的切触点就沿面的等距曲面；然后用一组垂直于刀具旋转轴的平面着这些交线运动，完与等距曲面求交，将求出的交线构造成二维轮廓，采用平面型腔的加工方式，计算出每一层的刀具轨迹。成曲面的加工。该方环切加工刀具轨迹的计算在一定意义上可归结为封闭法使刀具与曲面的切轮廓的等距线计算。HPERSSON最早提出一种采用触点轨迹在同一截平图1截平面法加工示意图Voronoi图生成等距轮廓的方法，Voronoi图的生成过面上，如图1所示。程比较复杂。截平面可以定义为一组平行的平面，也可以定义为一组绕某

8、一直线旋转的平面，一般来说截平面平行于刀1．2之字形路径(也称为行切法)这种方法同样是根据零件的NURBS曲面模型具轴线，即与坐标轴平行，与轴的夹角可以为任收稿日期：2011—05—18作者简介：李永夺，男，硕士研究生，研究方向为切削磨削技术。E—mail：lyd007007