本发明专利技术公开了一种凸轮廓尖角直线圆弧复合过渡刀具半径补偿算法，即D刀补，包括以下步骤：以线段BC、圆弧CD和线段DE为直线圆弧复合过渡刀具半径补偿方法的刀具中心轨迹；计算转接点坐标；刀补建立与取消。由于本发明专利技术在凸轮廓尖角过渡处，延伸了刀具中心轨迹，使得刀具不再与A点始终接触，有效地解决了B刀补在尖角处停留时间过长造成尖角烧伤的问题。由于本发明专利技术在凸轮廓尖角过渡处采用了圆弧过渡，使得刀具中心轨迹平滑连续，有效地解决了C刀补折线过渡造成的需要频繁加减速，难以提高加工速度的问题。本发明专利技术D刀补的刀具中心轨迹长度较B刀补刀具中心轨迹稍长，较C刀补刀具中心轨迹短。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型数控加工技术，特别涉及一种凸轮廓尖角直线圆弧复合过渡刀具半径补偿算法。
技术介绍
尖角过渡问题是数控加工中的一个传统问题，目前大多数的数控系统刀具半径补偿采用B型刀具半径补偿(简称B刀补)或者是C型刀具半径补偿(简称C刀补)。B型刀具半径补偿根据程序段中零件轮廓尺寸和刀具半径计算出刀具中心的运动轨迹，以相邻程序段凸轮廓的交点为圆心、以刀具半径为半径的圆弧连接程序段轮廓对应的刀具中心轨迹，且连接处必须相切。经过圆弧过渡后，刀具中心轨迹过渡曲线具有至少一阶连续特性，可有效地减少加减速使用频率，能够很好地提高加工效率。但是，在进行凸轮廓尖角加工时，由于凸轮廓尖角处始终处于切削状态，尖角加工的工艺性就比较差，这在磨削加工中尤其突出，所加工的尖角往往会出现烧伤并被加工成小圆角。另外，B型刀具半径补偿在确定刀具中心轨迹时，采用读一段、算一段、再走一段的控制方法，这样就无法预计由于刀具半径所造成的下段加工轨迹对本段加工轨迹产生的影响。C型刀具半径补偿的主要特点就是采用直线过渡。经直线过渡后，刀具在凸轮廓尖角处离开工件，能很好的避免刀具长时间与工件接触造成凸轮廓烧伤并形成小圆弧的问题。但无论是计算两条相邻凸轮廓的刀具中心轨迹延长线交点的伸长型，还是对两条相邻凸轮廓的刀具中心轨迹各自延伸一个刀具半径后，插入一条直线段的插入型，刀具运动轨迹均为折线，在高速切削时需要不断进行加减速，在高速数控加工中势必会影响到加工的速度和质量。因此，B型和C型刀具半径补偿方法在凸轮廓过渡线的高速切削中都存在一定的问题。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术要提出一种充分结合B型刀具半径补偿方法和C型刀具半径补偿方法的优点，既可解决B型刀具半径补偿方法在尖角处停留时间过长造成尖角烧伤，又可避免C型刀具半径补偿方法折线过渡造成的需要频繁加减速导致难以提高加工速度的问题的凸轮廓尖角直线圆弧复合过渡刀具半径补偿算法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下一种凸轮廓尖角直线圆弧复合过渡刀具半径补偿算法，包括以下步骤A、刀补算法分析Al、已知凸轮廓尖角编程轨迹为OA、AF，刀具半径为r，JB为将OA偏置刀具半径r 后的刀具中心轨迹，EK为将AF偏置刀具半径r后的刀具中心轨迹，AB、AE称为刀具半径矢量，B和E点分别为B刀补或C刀补的起点和终点；A2、过B点沿JB方向延长一个δ的距离到点C，同理由E点沿EK的反方向延长一个δ的距离到点D ； δ值根据加工工艺条件选取，一般取δ = 0. 1 Imm ；A3、过点C作AB的平行线，过点D作AE的平行线，两条平行线相交于点N ；A4、以N为圆心，|NC|或|ND|为半径，作起点为C、终点为D的圆弧；A5、线段BC、圆弧CD和线段DE即为直线圆弧复合过渡刀具半径补偿方法的刀具中心轨迹，简称D刀补；A6、当凸轮廓尖角为钝角时，刀具中心轨迹JB与EK的延长线交于I点，BI和EI的长度相等，其长度用λ表示；如果λ不大于δ，则该尖角处采用以A点为圆心，刀具半径r 为半径的圆弧BE作B刀补过渡，否则采用上述的D刀补过渡；B、转接点坐标计算AB, AF为刀具半径矢量，则有式(1)和式(2)OB = 0Α+ΑΒ (1)OE = 0Α+ΑΕ (2)设α为编程矢量OA的方向角，β为编程矢量AF的方向角；已知A点坐标为(Xa， Ya)，则点B和E的坐标可分别由式(3)和式⑷计算 权利要求1. 一种凸轮廓尖角直线圆弧复合过渡刀具半径补偿算法，其特征在于包括以下步骤A、刀补算法分析Al、已知凸轮廓尖角编程轨迹为0A、AF，刀具半径为r，JB为将OA偏置刀具半径r后的刀具中心轨迹，EK为将AF偏置刀具半径r后的刀具中心轨迹，AB, AE称为刀具半径矢量，B 和E点分别为B刀补或C刀补的起点和终点；A2、过B点沿JB方向延长一个δ的距离到点C，同理由E点沿EK的反方向延长一个 δ的距离到点D ； δ值根据加工工艺条件选取，一般取δ = 0. 1 Imm ；A3、过点C作AB的平行线，过点D作AE的平行线，两条平行线相交于点N ； Α4、以Ν为圆心，INCI或|ND|为半径，作起点为C、终点为D的圆弧； A5、线段BC、圆弧CD和线段DE即为直线圆弧复合过渡刀具半径补偿方法的刀具中心轨迹，简称D刀补；A6、当凸轮廓尖角为钝角时，刀具中心轨迹JB与EK的延长线交于I点，BI和EI的长度相等，其长度用λ表示；如果λ不大于δ，则该尖角处采用以A点为圆心，刀具半径r为半径的圆弧BE作B刀补过渡，否则采用上述的D刀补过渡；B、转接点坐标计算AB、AF为刀具半径矢量，则有式(1)和式⑵ OB = 0Α+ΑΒ (1) OE = 0Α+ΑΕ (2)设α为编程矢量OA的方向角，β为编程矢量AF的方向角；已知A点坐标为(Xaja)， 则点B和E的坐标可分别由式(3)和式(4)计算 Xb= Xa+r sin a(3)Yb = Ya±r cos α Χε=Χα + ν ηβ(4)Ye = Ya±r cos β 式中左刀补时取上方符号，右刀补时取下方符号； 由向量求和可得 OC = 0B+BC (5) OD = 0E+ED (6)由于|BC| = |Ed = δ，所以延伸点c和D的坐标分别可由式⑵和式⑶计算Xc = Xb+ δ COS α(7)Yc = Yb+ δ sin α Xd = Xe- δ cos β(8)Yd = Ye-δ sin β下面计算过渡圆弧圆心N的坐标，由于ON = 0C+CN (9) ON = 0D+DN (10)设过渡圆弧的半径为r'，即|CN| = |dn| =r，由式(9)和( ο)可得全文摘要本专利技术公开了一种凸轮廓尖角直线圆弧复合过渡刀具半径补偿算法，即D刀补，包括以下步骤以线段BC、圆弧CD和线段DE为直线圆弧复合过渡刀具半径补偿方法的刀具中心轨迹；计算转接点坐标；刀补建立与取消。由于本专利技术在凸轮廓尖角过渡处，延伸了刀具中心轨迹，使得刀具不再与A点始终接触，有效地解决了B刀补在尖角处停留时间过长造成尖角烧伤的问题。由于本专利技术在凸轮廓尖角过渡处采用了圆弧过渡，使得刀具中心轨迹平滑连续，有效地解决了C刀补折线过渡造成的需要频繁加减速，难以提高加工速度的问题。本专利技术D刀补的刀具中心轨迹长度较B刀补刀具中心轨迹稍长，较C刀补刀具中心轨迹短。文档编号G05B19/404GK102354157SQ20111021909公开日2012年2月15日 申请日期2011年8月1日 优先权日2011年8月1日专利技术者彭全海, 林盛, 王春, 阎长罡 申请人:大连交通大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种凸轮廓尖角直线圆弧复合过渡刀具半径补偿算法，其特征在于：包括以下步骤：Ａ、刀补算法分析Ａ１、已知凸轮廓尖角编程轨迹为ＯＡ、ＡＦ，刀具半径为ｒ，ＪＢ为将ＯＡ偏置刀具半径ｒ后的刀具中心轨迹，ＥＫ为将ＡＦ偏置刀具半径ｒ后的刀具中心轨迹，ＡＢ、ＡＥ称为刀具半径矢量，Ｂ和Ｅ点分别为Ｂ刀补或Ｃ刀补的起点和终点；Ａ２、过Ｂ点沿ＪＢ方向延长一个δ的距离到点Ｃ，同理由Ｅ点沿ＥＫ的反方向延长一个δ的距离到点Ｄ；δ值根据加工工艺条件选取，一般取δ＝０．１～１ｍｍ；Ａ３、过点Ｃ作ＡＢ的平行线，过点Ｄ作ＡＥ的平行线，两条平行线相交于点Ｎ；Ａ４、以Ｎ为圆心，｜ＮＣ｜或｜ＮＤ｜为半径，作起点为Ｃ、终点为Ｄ的圆弧；Ａ５、线段ＢＣ、圆弧ＣＤ和线段ＤＥ即为直线圆弧复合过渡刀具半径补偿方法的刀具中心轨迹，简称Ｄ刀补；Ａ６、当凸轮廓尖角为钝角时，刀具中心轨迹ＪＢ与ＥＫ的延长线交于Ｉ点，ＢＩ和ＥＩ的长度相等，其长度用λ表示；如果λ不大于δ，则该尖角处采用以Ａ点为圆心，刀具半径ｒ为半径的圆弧ＢＥ作Ｂ刀补过渡，否则采用上述的Ｄ刀补过渡；Ｂ、转接点坐标计算ＡＢ、ＡＦ为刀具半径矢量，则有式（１）和式（２）：ＯＢ＝ＯＡ＋ＡＢ （１）ＯＥ＝ＯＡ＋ＡＥ （２）设α为编程矢量ＯＡ的方向角，β为编程矢量ＡＦ的方向角；已知Ａ点坐标为（Ｘａ，Ｙａ），则点Ｂ和Ｅ的坐标可分别由式（３）和式（４）计算：（３）Ｙｂ＝Ｙａ±ｒ ｃｏｓα（４）Ｙｅ＝Ｙａ±ｒ ｃｏｓβ式中左刀补时取上方符号，右刀补时取下方符号；由向量求和可得：ＯＣ＝ＯＢ＋ＢＣ （５）ＯＤ＝ＯＥ＋ＥＤ （６）由于｜ＢＣ｜＝｜ＥＤ｜＝δ，所以延伸点Ｃ和Ｄ的坐标分别可由式（７）和式（８）计算：Ｘｃ＝Ｘｂ＋δｃｏｓα（７）Ｙｃ＝Ｙｂ＋δｓｉｎαＸｄ＝Ｘｅ－δｃｏｓβ（８）Ｙｄ＝Ｙｅ－δｓｉｎβ下面计算过渡圆弧圆心Ｎ的坐标，由于：ＯＮ＝ＯＣ＋ＣＮ （９）ＯＮ＝ＯＤ＋ＤＮ （１０）设过渡圆弧的半径为ｒ′，即｜ＣＮ｜＝｜ＤＮ｜＝ｒ，由式（９）和（１０）可得：＊＊＊式中左刀补时取上方符号，右刀补时取下方符号；因此，由式（９）和式（１０）可得Ｎ点坐标：Ｘｎ＝Ｘｃ－ｒ′ｓｉｎα＝Ｘｄ－ｒ′ｓｉｎβ（１２）Ｙｎ＝Ｙｃ＋ｒ′ｃｏｓα＝Ｙｄ＋ｒ′ｃｏｓβＣ、刀补建立与取消Ｃ１、刀补建立时，以凸轮廓尖角Ａ点为圆心，刀具半径ｒ为半径画圆，过Ｏ点作圆的切线ＯＢ，Ｂ为切点；Ｃ２、将编程轮廓ＡＦ偏置刀具半径ｒ后的刀具中心轨迹为ＥＫ，ＡＢ、ＡＥ为刀具半径矢量，Ｂ和Ｅ点则分别为刀补建立过渡段的起点和终点；Ｃ２、过Ｂ点沿ＯＢ方向延长一个δ的距离到点Ｃ，同理由Ｅ点沿ＥＫ的反方向延长一个δ的距离到点Ｄ；δ值根据加工工艺条件选取，一般取δ＝０．１～１ｍｍ；Ｃ３、过点Ｃ作ＡＢ的平行线，过点Ｄ作ＡＥ的平行线，两条平行线相交于点Ｎ；Ｃ４、以Ｎ为圆心，｜ＮＣ｜或｜ＮＤ｜为半径，作起点为Ｃ、终点为Ｄ的圆弧；Ｃ５、线段ＯＢ、线段ＢＣ、圆弧ＣＤ和线段ＤＥ即为直线圆弧复合过渡刀具半径补偿方法的刀补建立时的刀具中心轨迹；Ｃ６、当凸轮廓尖角为钝角时，刀具中心轨迹ＯＢ与ＥＫ的延长线交于Ｉ点，ＢＩ和ＥＩ的长度相等，其长度用λ表示；如果λ不大于δ，则以Ａ点为圆心，刀具半径ｒ为半径作圆弧ＢＥ；线段ＯＢ、圆弧ＢＥ和线段ＥＫ即为直线圆弧复合过渡刀具半径补偿方法的刀补建立时的刀具中心轨迹；Ｃ７、刀补取消时的刀具中心轨迹与刀补建立时的刀具中心轨迹相同，但方向相反。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王春，林盛，彭全海，阎长罡，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：91
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