型腔高速铣削加工刀具轨迹优化研究

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1、第6卷第2期深圳信息职业技术学院学报Vol.6No.2422008年6月JournalofShenzhenInstituteofInformationTechnology深圳信息职业技术学院学报Jun.2008第6卷型腔高速铣削加工刀具轨迹优化研究赵振宇，宋柱梅（深圳信息职业技术学院信息控制与制造系，广东深圳518029）摘要：本文详细介绍了型腔高速铣削加工的常见方法，指出了各自方法的特点，并阐述了当前型腔高速加工中拐角加工残余的产生和去除以及刀具轨迹优化的策略。关键词：型腔；刀具轨迹；高速铣削中图分类号：TG54文献标识码：A文章编码：1672-6332（2008）02-0042-06模具

2、是工业生产的基础工艺装备，被称为“工形，高的金属切除率，工件表面质量好等特点。集业之母”。在工业生产中，75%的粗加工工业产品多轴数控，高速切削于一体的高速加工中心在模具零件、50%的精加工零件均由模具成型，绝大部分型腔高速集成加工方面也显示出高效率、高精度、塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工高光洁度的优越性，高速加工中心已成为模具制造业，模具涉及汽车、家电、电子、建材、塑料制品企业标准配置设备之一，模具行业对高速加工中心等各个行业，应用范围十分广泛。现代模具行业是的就用技术也提出越来越强烈的要求。技术、资金密集型的行业。近年来，随着科技的发模具高速铣削加工作为模具数字化制造的最重展

3、，我国模具行业结构调整步伐加快，主要表现为要一环，是影响模具制造周期长短和加工质量的主大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展要因素。在汽车，摩托车，家电等行业得到了广泛速度高于行业的总体发展速度。应用的复杂型腔模具，一般结构复杂，有较高精度模具——“效益放大器”，用模具加工产品和技术含量，复杂模具型腔呈多样化和不规则性，大大提高了生产效率，而且还具有节约原材料、降具有三维不规则的自由曲面，且在型腔轮廓中存在低能耗和成本等特点。在国外，模具被称为“金钥很多自由曲线组合而成的拐角。型腔中拐角表现为匙”、“进入富裕社会的原动力”等等。据国外多样化和不规则性的尖角，圆角或钝角等，角度大统计资料

4、，模具可带动其相关产业的比例大约是小不同的过渡线连接，可能出现在平面，斜面，或1:100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿自由曲面之上。对于模具型腔有十分复杂的自由曲元。近几年来，我国模具总产值以每年13%的速度面，采用常规的数控加工方法难以满足精度和形状递增。截至2006年底，中国模具制造业规模以上企要求，更无法提高加工效率。业1314家，从业人员244155人；全年完成工业总产因此，如何处理型腔高速铣削加工中的高质、值555.61亿元，位列世界第三位，仅次于日本和美高速、高效是当前需要解决的一个重要问题。国。当今世界正进行着新一轮的产业调整．一些模1型腔刀具轨迹的生成方法具制造逐

5、渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。刀具轨迹的生成是复杂零件数控加工中最重要作为模具制造的重要方法——高速铣削加工主的内容。通过零件几何模型，根据所选用的加工机要利用高速低负荷状态更快地切除材料，减小切削床，刀具、走刀方式以及加工余量等工艺方法进行深度从而减轻切削力，减少切削过程中的振动和变刀位计算，并生成加工运动轨迹。刀具轨迹的生成[收稿日期]2008-04-08[基金项目]广东省十五科技计划重大项目（2003A1040307）[作者简介]赵振宇（1974－），男（汉族），江西高安人，博士，讲师，E-mail：zhaozy@sziit.com.cn第2期赵振宇，宋柱梅：型腔高速铣削

6、加工刀具轨迹优化研究43能力直接决定数控编程系统的功能以及所生成的加腔高速度铣削加工中普遍采用的一种方法，从几何[3]工程序质量。目前所存在的一些刀具轨迹的生成方学的角度可将环切法分为三种：成对方法交集、[4][5-6]法有：Voronoi图法、图元法。相比行切法，环切法1)基于点线面和体的NC刀轨生成方法加工复杂型腔模具具有刀具轨迹光滑平稳，铣削效CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、率高，曲面质量好的特点。曲面和实体造型发展阶段。一直到现在的参数化特2刀具轨迹的生成与优化中存在的主要问题征造型。在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点线为驱动对象，如孔加工、轮廓加工、平面CAM系统

7、的型腔数控加工中的轨迹方法存在如区域加工等。在曲面和实体造型发展阶段，出现了下主要问题：基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实（1）由于很难处理型腔轮廓环和岛屿轮廓环体，它由一些基本体素经集合运算(并交差运算)而等距运算的互交和自交问题，难以确定轮廓自交中得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加的有效轨迹环。因此，在高速铣削型腔加工刀具轨工，大面积切削掉余量，提高加工效率，而且可用迹规划中，尚需研究型腔