[发明专利]一种凸轮廓尖角直线圆弧复合过渡刀具半径补偿算法

摘要

本发明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。

主权项

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)Y_b＝Y_a±r cosα(4)Y_e＝Y_a±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：X_c＝X_b+δcosα(7)Y_c＝Y_b+δsinαX_d＝X_e-δcosβ(8)Y_d＝Y_e-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：r′=±Xc-Xdsinβ-sinα=±Yc-Ydcosα-cosβ---(11)]]>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：X_n＝X_c-r′sinα＝X_d-r′sinβ(12)Y_n＝Y_c+r′cosα＝Y_d+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。