基于等残留高度法的五轴NC加工刀位轨迹规划

【摘要】：数控加工是CAD/CAM技术中的重要环节之一,而刀位轨迹的规划又是数控加工技术的关键。在复杂曲面数控加工中,刀位轨迹生成算法的优劣在一定程度上影响最终加工表面质量和加工效率。本文在参阅了大量相关文献的基础上,主要对五轴数控曲面加工刀位轨迹的优化计算和加工中的干涉处理等方面进行了研究。 在刀位轨迹优化计算方面:在分析五坐标数控加工原理和特点的基础上,提出了一种基于主曲率匹配的等残留高度刀位轨迹计算方法。该方法在现有等残留高度法的基础上,对刀具的走刀方向进行了优化;利用微分几何里“法截线”的性质,提出了一种快速判断曲面局部形态的算法,简化了计算;在求取刀轴倾角的过程中,考虑了加工允差的影响,减小了“用刀触点处的曲面特性代替在该点邻域内的曲面特性”带来的误差;计算了由刀轴摆动带来的非线性误差并进行控制。 在干涉处理方面:在对曲面数控加工中干涉现象分析的基础上,指出了现有干涉处理方法中存在的不足。对三种常见的干涉进行了分析并给出了具体的算法:刀触点处干涉的消除、近似圆法刀具底面干涉的消除和复杂曲面刀具底面干涉的消除。 为验证本文提出算法的有效性,采用刀轴矢量与刀位轨迹的组合显示验证方法和刀位轨迹的几何仿真验证方法。用目前较常用的生成刀位轨迹的多种方法与本文提出的算法进行了比较,结果表明提出的改进算法提高了加工效率,改善了加工质量。