双线驱动曲面宽行加工刀轨规划的方法技术

本发明专利技术公开了一种双线驱动曲面宽行加工刀轨规划的方法，首先根据设定的走刀方向确定第一驱动线，并根据刀具和曲面的性质及加工误差的要求，确定刀具与曲面的两个刀触点及第二驱动线；然后，通过第一驱动线和第二驱动线对刀具进行重新定位，使刀具的每个刀位都与曲面在第一驱动线和第二驱动线上分别相切触。使每个刀位上的两个刀触点沿着这两条驱动线移动，使相邻行刀轨在衔接处的包络特征线能够相切，从而使相邻刀轨之间光滑过渡，消除刀轨衔接处的尖锐残高、缩短手工抛磨时间。具有较高的加工效率和加工质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数控机床加工曲面的刀轨规划方法，尤其涉及一种。
技术介绍
利用具有复杂结构的环面刀具和鼓形刀具加工自由曲面可以有效地增加行宽和降低波纹度，因此近年来得到极大的发展。并以增加行距宽度和降低波纹度成为曲面加工的重要发展方向。现有技术中，自由曲面的刀轨规划方法有多种方法。现有技术一，采用刀触点连接相邻行以实现刀轨规划的方法，利用上一行刀轨上的所有刀位的有效特征线段的一个同侧端点的连线构成下一行刀轨的有效特征线段的另一端端点的驱动线；现有技术二，按照每行刀轨上各刀触点所求各个刀位最大行宽中的最窄行宽进行刀轨规划的方法，这样不仅可以最大限度提高加工行宽而且能够兼顾刀轨的光顺和平直。上述现有技术至少存在以下缺点如图1所示，现有技术一的方法规划的刀轨会导致后续的刀轨严重畸变，这不仅使后续刀轨的有效行宽受到影响，而且会导致机床在高加速度下运行，这种情况不利于提高效率和加工质量。如图2所不，现有技术二的方法不口i避免的尖锐残高将严重影响曲面的加工质量并增加人工抛光的工作量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有较高的加工效率和加工质量的。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术的，包括步骤A、根据加工的要求设定走刀方向，并根据所述走刀方向确定第一驱动线；3B、 将所述第一条驱动线上离散成多个第一刀触点，根据刀具和曲面的性质及加工误差的要求，找出所述多个第一刀触点分别对应的最优刀位和最大行宽，从而确定每个第一刀触点相对应第二刀触点；C、 根据所述最大行宽中的最窄行宽，按预定的规划原则确定第二驱动线；D、 通过所述第一驱动线和第二驱动线对所述刀具进行重新定位，使所述刀具的每个刀位都与所述曲面在所述第一驱动线和第二驱动线上分别相切触。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所述的，由于首先设定的走刀方向确定第一驱动线，并根据刀具和曲面的性质及加工误差的要求，找出第一驱动线上所有刀触点对应的最优刀位和最大行宽，从而确定相应第二刀触点；其次，找出所有最大行宽中的最窄行宽，从而按某种规划原则确定第二驱动线；然后，通过第一驱动线和第二驱动线对刀具进行重新定位，使刀具的每个刀位都与曲面在第一驱动线和第二驱动线上分别相切触。使每个刀位上的两个刀触点沿着这两条驱动线移动，使相邻行刀轨在衔接处的包络特征线能够相切，从而使相邻刀轨之间光滑过渡，消除刀轨衔接处的尖锐残高、縮短手工抛磨时间。具有较高的加工效率和加工质量。附图说明图l为现有技术一中后续刀轨累积畸变示意图2为现有技术二中刀轨等参数排列时形成的尖锐残高示意图3a、图3b为本专利技术中刀具与工件设计曲面的两个刀触点的分布示意图4为本专利技术中两行刀轨上多个刀位的衔接原理图5为本专利技术中双线驱动宽行加工曲面的示意图6为本专利技术中双线驱动的刀轨规划示意图7为本专利技术中刀轨规划的具体实施例的流程图。具体实施例方式本专利技术的，其较佳的具体实施方式是，包括步骤A、根据加工的要求设定走刀方向，并根据走刀方向确定第一驱动线；步骤B、根据刀具和曲面的性质及加工误差的要求，确定刀具与曲面的两个刀触点，分别为第一刀触点和第二刀触点，并将所述第一刀触点设于所述第一驱动线上。具体可以首先，将所述第一驱动线离散成多个第一刀触点；然后，根据每个第一刀触点对应的最优刀位和最大行宽确定相应的第二刀触点。也可以采用其它的方法对刀具与曲面的两个刀触点进行确定。步马聚C、找出所有最大行宽中的最窄行宽，从而按某种规划原则确定第二驱动线。具体可以首先，对多个第一刀触点对应的最优刀位和最大行宽进行比较；然后，找出所有最大行宽中的最窄行宽，并以该最窄行宽为本行刀轨的行宽，确定第二驱动线。也可以采用其它的方法对第二驱动线进行确定。步骤D、通过第一驱动线和第二驱动线对刀具进行重新定位，使刀具的每个刀位都与曲面在第一驱动线和第二驱动线上分别相切触。包括对刀具的刀轴矢量和刀心位置矢量进行确定等。上述的步骤D之后还包括以第二驱动线作为下一行刀轨的第一驱动线，并重复步骤B — D，直到遍历整个曲面。本专利技术通过设置两条驱动线并令每个刀位上的两个刀触点沿着这两条驱动线移动使相邻行刀轨在衔接处的包络特征线能够相切，从而使相邻刀轨之间光滑过渡，消除刀轨衔接处的尖锐残高、显著縮短手工抛磨时间。本专利技术的的基本原理多点法指出，利用环面刀具加工自由曲面时，刀具和工件之间存在两个以上刀触点。合理选择刀位可以使两刀触点之间的距离或该距离线段在垂直于进给方向平面的投影长度(刀触点间行宽)达到最大化，也可以使有效特征线段端点之间的距离或该距离线段在垂直于进给方向平面的投影长度(端点间行宽)达到最大化，此时刀具和工件设计曲面能实现密切贴合，在控制误差一定时可以显著增加加工行宽，从而大幅度提高加工效率。如图3a、图3b所示，h为给定的曲面公差，当刀具与工件设计曲面的一个刀触点c,M给定时，那么另一个刀触点存在于工件曲面上的一条连续曲线《2。,2《2上，而且随着刀触点间距离的减小，最大加工误差s也减少。双线驱动刀轨规划的基本原理如下首先，找出一行刀轨上(即第一驱动线PJ所有刀触点对应的最优刀位和最大行宽，并确定相应的第二刀触点；其次，找出所有最大行宽中的最窄行宽，并以该最窄行宽为准确定第二驱动线取+,;然后，分别在这两条驱动线上重新定位刀具，使每个刀位都与工件曲面在两驱动线上相切触；最后，后续刀轨以前面刀轨为基准顺序相切排列，直到遍历整个曲面。具体实施例以一行中两刀触点之间的距离在与进给方向垂直平面投影距离为最小的刀位作为基准刀位，令其一个刀触点在上一行的边界线上滑动，并设定一条通过其另一个刀触点的曲线(如与上一边界构成有一定距离的等参数线或等截面线)作为本行的边界线，再令本行上 其它刀位的两个刀触点必须位于这两条曲线上，这样就可以保证行与行之间始终在刀触点 处衔接，从而实现一阶切触衔接。具体实施方法如图4所示，对于给定的工件曲面L 一般按照曲面的总体结构、曲面上主曲率 方向的分布和特定的加工工艺要求，编程人员可以预先确定刀轨的走向和相邻刀轨的排列方式。如错 误！未找到引用源。所示，工件曲面r，物是工件曲面2"上的第Z行刀轨的左驱动线(即第/行刀轨中刀具 上左侧切触点的轨迹)，设在其上取5个采样点作为各相应刀位的第一切触点c,，"j'二 0,1,2,3,4,对于每个采样点利用多点法分别求解满足给定最大加工误差要求的相应刀位上的第二切触点 / = 0,1,2,3,4 ，这些第二切触点的连线称为实际右驱动线&。，并得到相应的加工行宽w,,j' = 0,1,2,3,4。比较以上这些行宽Ww,，然后以最窄的加工行宽气, =1^11{>^.} = ，.2作为本行刀轨的加工带宽(见错误！未找到引用源。)。随后，可以按照与左驱动线取成一定参数距离或其它关 系的等参数、等截面线等方法确定本行刀轨的右驱动线取+/ (即第Z行刀轨中刀具上右侧切触点的轨迹) 即相邻下一行刀轨的左驱动线。然后，再利用多点法对于左驱动线扭上第一切触点c,，"j、 0,1,2,3,4分别求解位于右驱动线取+/上第二切触点&+7"> = 0,1,2,3,4，以及所对应的刀位和刀轴矢量。最后，重新生成了工件曲面2"上的第/行刀轨。如图5所示，为双线驱动宽行加工曲面2的示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双线驱动曲面宽行加工刀轨规划的方法，其特征在于，包括步骤：　Ａ、根据加工的要求设定走刀方向，并根据所述走刀方向确定第一驱动线；　Ｂ、将所述第一条驱动线上离散成多个第一刀触点，根据刀具和曲面的性质及加工误差的要求，找出所述多个 第一刀触点分别对应的最优刀位和最大行宽，从而确定每个第一刀触点相对应第二刀触点；　Ｃ、根据所述最大行宽中的最窄行宽，按预定的规划原则确定第二驱动线；　Ｄ、通过所述第一驱动线和第二驱动线对所述刀具进行重新定位，使所述刀具的每个刀位 都与所述曲面在所述第一驱动线和第二驱动线上分别相切触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志同，徐汝锋，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]