五轴数控加工光滑无干涉刀具路径的规划措施.pdf

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1、Academic学术五轴数控加工光滑无干涉刀具路径的规划措施摘要，在于如何更好地回避刀具与工件的干涉，本文从复杂曲面五轴刀具路径规划的角度入手，分析了五轴数控加工中干涉的分类，提出了五轴数控加工光滑无干涉刀具路径规划的主要措施，主要集中在优化刀具形状以及优化刀具轨迹算法这两个方面，从而确保了加工效率和加工精度。与传统的三轴数控加工技术相比，五轴数在五轴数控加工过程中，常见的刀具干涉减少刀具的干涉。例如，在五轴数控加工过程控加工增加了两个旋转自由度。因此，五轴数类型主要有三种，分别为碰撞干涉、过切干涉中广泛采用的球头刀，由于球头刀具有着良好控加工不仅可

2、以控制刀具进行不同方向的平动及超程干涉。的自适应功能，且其对过切干涉具有快速检查加工，而且可以利用两个旋转轴，使五轴数控1．1．碰撞干涉的特殊性能，因此在加工行业中被得到普遍应机床的刀具能够快速实现在任意方向的自由加碰撞干涉也可称之为全局干涉，它是指刀用。但是，球头刀具的切削速度会随着切削位工。由此看出，五轴数控加工的巨大优势在于具与机床主轴相对于非加工部位的干涉。例如，置的不同而发生改变，尤其是在球头中心附近刀具路径的控制，这主要表现在以下几个方面。刀刃与工件的干涉、刀具切削的干涉、刀具移的切削速度接近于零。因此，在那些小曲率曲首先，五轴数控加工可

3、以任意改变刀轴方向，动中的干涉及固定零件与可动零件的干涉，这面条件下，采用球头刀具加工时的切削质量往因此可以避免刀具与加工部件的干涉，进而顺些都属于碰撞干涉。造成碰撞干涉的影响因素往比较差，其在加工效率方面的表现也往往不利完成复杂曲面的加工。其次，五轴数控加工主要有：加工曲面的曲率、刀具的形状等。如人意。再加上要生产出能够适应变切削速度便于随时调整刀轴方向，使刀具与加工曲面能1．2．过切干涉的球头刀具，其价格往往非常昂贵。一旦被磨损，够很好地匹配，并可以增大有效切宽，从而实对于工件表面与刀具切削部位的干涉，我刀具的修整也非常复杂。而非球头刀具能通过现

4、大型、复杂曲面的有效加工。再次，由于五们称之为过切干涉。一旦发生过切干涉，工件调整其位置和姿态，可以使刀触点轨迹线附近轴数控加工技术能够有效控制刀轴方向，从而表面原本不被切除的地方被刀具切除，这往往带状区域内的刀具包络曲面更加接近理论设计大大改善了加工条件。例如，在加工叶轮等曲容易引起工件公差的超标。过切干涉类型主要曲面，从而显著提高给定精度下的加工带宽，率较大的曲面时，只需采用刚度较小的小型刀有三种，即为刀具尾端过切干涉、局部过切干增大了刀具的有效切削面积，可以获得高效去具，并通过有效控制刀轴方向，就能大大减小涉及移动过切干涉。除率，提高)Jl：i

5、Z效率。刀具悬伸量，同时还能够有效控制刀具的作用1．3．超程干涉由此可见，在加工复杂工件时，特别是结区域，减小刀具的磨损，从而在很大程度上确一旦刀具刀位点的相位或坐标超过了机床构复杂的组合模具，为了避免刀具与工件的干保了五轴数控加工的质量。基于以上原因，与的行程范围，我们就称之为超程干涉。这种干涉，从而生成无干涉刀具路径，进而保证切削三轴数控技术相比，五轴数控加工技术具有不涉比较少见，其原因往往是由于数控编程者缺质量和效率，选择不同形状的刀具，优化刀具可比拟的优势。但是，由于五轴数控加工多出乏操作经验或失误等因素造成的。形状，就显得尤为重要。了两个旋

6、转自由度，因此使得其刀具路径规划2．五轴数控加工光滑无干涉刀具路径规划2．2．优化刀具轨迹算法的就更加复杂。总之，五轴数控加工技术的关的主要措施为避免工件、夹具以及在工件周围可能与键就在于路径的规划，在于如何更好地回避刀五轴数控加工中刀具路径规划的优劣，将刀具发生的干涉，就必须计算出刀具和工件的具与工件的干涉，特别是加工复杂曲面零件时，对其加工效率和加工精度具有重要影响。所谓接触点，得到刀触点序列，根据刀触点序列和必须考虑到刀具与工件的几何约束，当有干涉刀具路径，就是指刀具相对工件运动的轨迹，刀具形状确定刀位点的位置，从而规划出刀具出现时，可通过调整

7、刀轴方向来避免干涉，在其规划的目的在于如何更好地回避刀具与工件的运动轨迹，而不同的计算方法对刀具的运动离散的刀触点处计算出刀具的可达方向锥，可的干涉，无干涉刀具路径规划措施主要集中于轨迹影响很大，因此，优化刀具轨迹算法也就以直接判断零件的可加工性，减少甚至可以避优化刀具形状以及优化刀具轨迹算法这两个方显得至关重要。刀具轨迹算法主要有以下几种：免对刀具路径进行反复的调整和检测，优化了面。2．2．1．等参数线法刀具路径，最终生成无干涉刀具路径。2．1．优化刀具形状等参数线法较为简单，因此被得到广泛应本文在总结五轴数控加工中干涉分类的基五轴数控加工的成形原

8、理为单参数面族包用。这种算法基于原始曲面的参数路径，故而础上，从复杂曲面五轴刀具轨迹规划的角度入络原理，其真