切削力約束下的曲面加工刀具軌跡規(guī)劃.pdf

1、復(fù)雜曲面表達(dá)的產(chǎn)品幾何形狀可控，性能優(yōu)良，在航空航天、汽車、船舶及模具等工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)今復(fù)雜曲面的造型技術(shù)已較成熟，但是其加工仍是一大難題。多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床為復(fù)雜曲面的加工提供了可靠途徑，也極大地提高了其加工質(zhì)量和加工效率。數(shù)控加工過程中，刀具軌跡與零件的加工精度和加工效率密切相關(guān)，也直接影響刀具壽命和機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。合理的刀具軌跡規(guī)劃是復(fù)雜曲面加工的重要保證，是復(fù)雜曲面數(shù)控加工的關(guān)鍵技術(shù)。
　　刀具軌跡規(guī)劃分為兩部分

2、內(nèi)容，一是刀具軌跡的參數(shù)，即走刀行距、步長的取值;二是刀具軌跡的拓?fù)湫螤睿醋叩斗绞?。曲面加工理想的刀具軌跡要滿足:走刀行距、步長分布合理，加工后的殘余高度均勻一致;切削平穩(wěn)，切削力的波動(dòng)小。本文以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面零件的高質(zhì)量高效率加工為目標(biāo)進(jìn)行研究，具體研究內(nèi)容如下:
　　在給定殘余高度和加工誤差的基礎(chǔ)上，對UG數(shù)控加工刀位點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行走刀行距、步長優(yōu)化。將數(shù)據(jù)點(diǎn)分組，通過最小二乘擬合法建立與曲面幾何特征相關(guān)的具有最優(yōu)走刀行距、步長的

3、刀具位置網(wǎng)格。以網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)作為加工的刀位點(diǎn)，任一刀位點(diǎn)往其所有鄰居刀位點(diǎn)走刀均能獲得均勻一致的殘余高度。通過Matlab軟件進(jìn)行編程完成刀具位置網(wǎng)格的建立及迭代過程，計(jì)算網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的Z坐標(biāo)和法矢量、曲率，確定網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的位置以及各節(jié)點(diǎn)與其鄰居節(jié)點(diǎn)間的相關(guān)關(guān)系，將上述信息存儲作為后續(xù)規(guī)劃的基礎(chǔ)。
　　針對走刀行距、步長優(yōu)化后的刀位點(diǎn)，分析加工過程中產(chǎn)生的切削力波動(dòng)的影響因素，以曲面幾何特征為基礎(chǔ)，綜合考慮刀具軌跡拓?fù)湫螤钆c加工過程中的切削

4、力波動(dòng)，合理規(guī)劃走刀方式，以加工過程中產(chǎn)生的切削力波動(dòng)最小為約束制定走刀方式規(guī)劃原則，根據(jù)實(shí)際加工情況在基本原則基礎(chǔ)上附加約束條件，獲得刀具軌跡。通過減小切削力波動(dòng)以提高曲面加工質(zhì)量。
　　規(guī)劃后的刀具軌跡不僅能滿足曲面的殘余高度等幾何要求，而且考慮了加工過程中動(dòng)態(tài)特性和物理因素，保證了加工過程中產(chǎn)生的切削力波動(dòng)小，對加工質(zhì)量、刀具和加工設(shè)備均大有益處。對所獲得的刀位數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了后置處理，編制用于三軸加工的G代碼，最后以馬鞍面刀