一种无干涉曲面刀具路径生成算法

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西安石油学院学报’自然科学版(

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收稿日期B !"""C ##C "D

作者简介B 爨莹’#$%E C (F 女F 陕西西安人F 讲师F 在读博士生F 主要从事计算机图形图像处理G H I J K H I L K H I M J 研究@

文章编号B #""#C &D %#’!""#("&C ""N N C "N

一种无干涉曲面刀具路径生成算法

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爨莹F 敏F 王小椿

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西安交通大学数控技术研究所F 陕西西安h #""N $(

摘要B 基于曲面分割技术F 介绍了一种无干涉刀具路径生成算法F 该算法能够对加工条件的变化’如刀具直径变化(做出快速响应F 实时产生可靠的无干涉刀具路径@仿真结果证明了对于各种刀具’包括球头刀及非球头刀(都是适用的F 刀具变化时能很快地生成无干涉刀具路径@关键词B 数控技术i 曲面i 加工i 无干涉刀具路径i 干涉检测中图分类号B j k #

%N 文献标识码B I

曲面数控加工在航天G 航空G 造船以及汽车等制造业中应用十分广泛F

其中某些自由曲面因其形状复杂F 生成数控加工无干涉刀具路径较困难@尤其对于非球头刀而言F 其形状各异F 较之球头刀在确定刀位轨迹时更难以准确地判断刀具切削刃的干涉部位及消除刀具与被加工表面之间的干涉@目前F 许多H I J K H I L 软件中的数控编程模块都是按照I 4j

语言来确定刀位轨迹F 因此F 在空间自由曲面数控编程方面F 研究根据切削刀具几何形状F 生成高精度的刀具路径F

对于提高工件精度是很必要的@还应研究如何缩短刀具路径生成的时间F 及时响应加工现场加工条件的修改G 变更F 所得刀具路径应稳定生成无干涉的路径F 并且能够实时处理以减少在加工中的等待时间F 可对条件的变化’如刀具直径变化(做出快速反应F 重新生成刀具路径@这些要求对于原来的刀具路径生成算法是难以满足的@如偏置面法存在刀具偏置面的生成精度G 生成时间G 偏置面不可再利用的问题i 不用刀具偏置面的算法F 又存在当刀具形状参数变化时F 刀具与工件干涉时计算量等问题@

在本文中提出了使用刀具偏置法F 利用曲面分割所得数据F 来避免刀具和曲面的干涉的新的刀具路径生成算法F 并通过仿真来证明这种算法的有效性和可靠性@

l 刀具路径生成

生成刀具路径的算法原理如图#

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图l 生成刀具路径的示意图

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先给定刀心基本路径’例如曲面上一条参数曲线在参数平面上的投影及延长线(F 并让刀具沿此路径运动i

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在刀具运动过程中F 计算刀具和曲面之间的干涉F

如发生干涉F 让刀具沿其中心轴线方向移动以避免干涉F 最后生成刀具路径@

计算刀具路径之前F 输入刀具形状G 基本的曲面参数G 基本刀具路径G 刀具路径精度F 公差值等数据@

工具的形状F 可以是球头刀F 平头端铣刀F 带圆角的端铣刀等@求得用来判断球头刀干涉的函数后F 经过换算F 对其他刀具也可使用@这N 个函数如下B

万方数据