[發明專利]大圓弧直紋面數控加工刀具軌跡規劃方法

有效

• 申請號: 201210363725.8
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102866671A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 曹彥生;黃景雨;李賀棟
• 申請（專利權）人: 北京新風機械廠
• 主分類號: G05B19/4097
• 分類號: G05B19/4097
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 賈曉玲

技術領域

本發明涉及一種數控加工刀具軌跡規劃方法，特別是一種大圓弧直紋面數控加工刀具軌跡規劃方法。

背景技術

大圓弧直紋面是數控加工比較常見的型面類型，但高效率高質量地完成大圓弧直紋面加工是機械加工領域內一直探索的技術問題。傳統的大圓弧直紋面加工通常采用小圓弧逼近的加工方法。該方法利用球刀的球頭半徑進行圓弧面的的切削加工。這種切削方法球頭刀中心部位線速度為零，切削質量差；并且直紋面的加工步距取決于球刀半徑大小，由于這種切削方法刀具和工件的切削步距小，導致切削用量也比校小，刀具軌跡比較多，這直接造成大圓弧曲面切削加工時間長，加工效率低。但大圓弧直紋面若選用三軸設備加工只能選用球刀逼近法完成加工，加工效率低，表面質量較差，加工完成后還需要花大量的人工打磨時間。因此，大圓弧面零件的五軸加工是一種必然的選擇，通過五軸加工中心對刀軸矢量的控制，選用端銑刀完成曲面的粗加工，選用與大圓弧直紋面曲率一樣成型銑刀具完成大圓弧直紋面的切削加工。但在控制算法方面，現有方法只給出了大圓弧直紋面導軌三軸數控銑床球刀加工的點位算法，卻沒有給出端銑刀和成形銑刀刀心點或刀位點及刀軸矢量方向的計算方法，沒有刀位點及刀軸矢量的計算，就無法在五軸設備上加工出高質量的大圓弧直紋面，只能在三軸設備上利用球刀插補完成近似大圓弧面的加工，最后利用人工比對樣板完成大圓弧面的打磨；另外，從工藝的角度講，要完成一個完整的大圓弧直紋面導軌加工，通常時按照粗加工圓弧面、半精加工圓弧面和精加工之樣的順序來完成的。現有方法也沒有考慮大圓弧直紋面加工工藝的問題，沒有提出大圓弧直紋面數控加工刀具軌跡規劃方法。

發明內容

針對以上問題，本發明提供了一種大圓弧直紋面數控加工刀具軌跡規劃方法，利用該方法可以計算出五軸刀具軸矢量和刀位點、解決了大圓弧直紋面的五軸加工問題

具體方案為：

一種大圓弧直紋面數控加工刀具軌跡規劃方法，包括以下步驟：

步驟一、大圓弧直紋面面零件計算機輔助制造模型的建立：由CAM軟件讀取導軌三維設計圖中的圓弧數據，并通過拉伸圓弧截面求出大圓弧直紋面導軌的CAM模型；

步驟二、刀軸矢量的計算：建立計算刀軸矢量的數學模型；

α=arcsin(b*rR)β=arcsin(0.5*Wr)-α]]>

其中上述方程中，α是步距角，r是選用的加工刀具半徑，b是走刀步距系數，取值范圍為0≤b≤1，R是被加工大圓弧直紋面的半徑，β是被加工大圓弧直紋面的刀軸矢量角度，W是被加工大圓弧直紋面的寬度；

步驟三、刀位點的計算：將步驟二中的計算的初始刀軸矢量角β利用計算出步距角α分成有向線段，計算所得出刀軸矢量與大圓弧直紋面的交點就是刀位點的位置；