[发明专利]一种三角网格铣削加工光顺刀轨确定方法

说明书

本发明属于数控加工技术，具体公开了一种三角网格铣削加工光顺刀轨确定方法，首先确定道具轨迹边界线、下刀中心点和切削圈数，再确定切削区域各个转折圆弧中心，提取特征点之后选择三次B样条曲线控制点，生成三次B样条曲线。本方法能够根据网格底面区域实际形状生成刀轨，简便易行，比传统数控铣削刀轨光顺程度大为改善，且程序计算量较小，稳定性好。完全消除了行间的移刀，而且可以满足高阶平滑的需求。

技术领域

本发明属于数控加工技术，具体涉及一种数控铣削加工领域网格特征加工的刀轨生成方法。

背景技术

普通铣床加工，在进给速率较低的数控铣削程序编制时经常采用靠刀法。靠刀法，是指铣削加工中采用与网格侧壁间圆角相同的圆柱铣刀，刀轨在轮廓所有换向处均为尖角。同时，内侧设计的往复式刀轨或环形刀轨在换向处也均为尖角。

伴随数控机床性能的不断改进和对切削效率提升的迫切需求，上述刀轨存在的弊端也愈发凸显。因为在尖角换向时，刀具、工件相对运动方向发生剧烈变化，工件、刀具以及机床传动系统会受到明显冲击，严重影响刀具和机床寿命。另外，机床必须在尖角换向处大幅降低进给速度才能保证加工精度。这样一来，也会制约切削效率的提升。

为了改善这种情况，国内外进行了大量尝试摸索，在换向处采取各种处理措施，取得了一定的效果。迄今为止，国内外研究的主要思路可概括为两大类：一类是基于传统刀轨进行改进，通过在尖角换向处增加单段或多段拼接的光滑过渡曲线的方法减缓冲击，过渡曲线一般要求与原有刀轨相切。这类措施明显改善了换向位置的恶劣工况，其余区域刀轨维持不变，主要弊端在于拼接处很难达到高阶平滑，无法满足高进给速度的要求。另一类则是提出新的刀轨生成方法，每个网格仅有一条光顺刀轨，完全消除了行间的移刀，而且可以满足高阶平滑的需求，但由于很多算法都需要求解大型微分方程，计算繁复，因此往往都存在运算量大、计算时间长、刀轨生成速度缓慢等问题，且建模合理性对结果影响极大，控制不好容易使刀轨形状畸变。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三角网格铣削加工光顺刀轨确定方法，完全消除了行间的移刀，而且可以满足高阶平滑的需求。

本发明的技术方案如下：

一种三角网格铣削加工光顺刀轨确定方法，包括如下步骤：

1)确定刀具轨迹边界线

定义三角形b为刀具轨迹边界线，三角形b的三个顶点为b_i(x_i,y_i)，为对应顶点在笛卡尔直角坐标系中的坐标；

2)确定下刀中心位置I(x_I,y_I)

利用下式得出下刀中心位置

其中：I(x_I,y_I)为三角形b的内切圆圆心I在笛卡尔直角坐标系中的坐标；

3)利用下式确定切削圈数N

其中：a_e＝0.85D_eff；i＝0，1，2；D_eff为刀具底部直径；

4)最外侧一圈，即曲线b的三个转折应保持原有轨迹，而次外圈至中心所有转折均可添加圆角；R_i为第i个转折点，以任意下标连续递增的三个转折点构

建两条折边，将折边尖角处改为半径为R的圆角过渡，利用下式确定切削区域

各个转折圆弧中心坐标(x_Ri,y_Ri)