[发明专利]一种刀具－工件切触区域的判定方法

摘要

本发明公开了一种刀具‑工件切触区域的判定方法，其主要包括以下步骤：分别建立刀具坐标系和工件坐标系，确定切削刃微元同一时刻在两个坐标系中的描述；确定切削刃微元是否在工件加工表面外；确定切削刃微元是否在前切削刃周期最低点下；确定切削刃微元是否在前刀齿包络面内；根据前述步骤，确定切削刃微元是否在有效切触区域内。本发明技术方案的算法，克服了现有技术效率低、过程复杂的不足，具有计算时间短、预测精度高的特点，尤其在五轴复杂曲面加工方面，可以更好地兼顾效率和精度，大大优化了刀具切削力的计算过程。

主权项

1.一种刀具‑工件切触区域的判定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，分别以刀具和工件为参照系建立刀具坐标系和工件坐标系，确定任意时刻切削刃微元在刀具坐标系和工件坐标系中的数学描述，同时确定任意时刻工件加工表面在工件坐标系中的数学描述；步骤二，确定当前时刻切削刃微元与当前工件加工表面在同一坐标系中的数学描述，据此确定切削刃微元与当前工件加工表面的位置关系，从而判断切削刃微元是否位于所述加工表面一侧或加工表面上的可能切触空间内或是位于另一侧的不可能切触空间内；步骤三，获取前一时刻切削最低点在刀具坐标系和工件坐标系中的数学描述，通过同一坐标系中切削刃微元和该切削最低点的数学描述，确定当前时刻切削刃微元与所述切削最低点的位置关系，判断所述切削刃微元是否位于所述切削最低点下；步骤四，比较在同一时刻切削刃微元的切削半径与切削刃微元所在位置同一轴向高度的离散层的刀具半径大小，以此确定切削刃微元是否在前刀齿包络面内，其中，若切削半径大于刀具半径，则该切削刃微元不在前刀齿包络面内，若切削半径不大于刀具半径，则该切削刃微元在前刀齿包络面内；步骤五，满足下列任一条件的切削刃微元位于有效切触区域内：(一)切削刃微元不在不可能切触空间，且切削刃微元位于前切削刃周期最低点下；(二)切削刃微元不在不可能切触空间，且切削刃微元不在前切削刃周期最低点下，但切削刃微元不在前刀齿包络面内；步骤一中所述切削刃微元在刀具坐标系和工件坐标系中的数学描述和^WP_H,t之间存在如下映射关系其中，是任意t时刻刀具坐标系到工件坐标系的复合变换矩阵，式中，WPL,t是t时刻刀位点在工件坐标系下的位置矢量，WxL,t，WyL,t和WzL,t是刀具坐标系在工件坐标系中的描述，其中，式中，at为刀具在时刻t的进给矢量，vt为刀具在时刻t的刀轴矢量；式中，WPL,t‑△t是t‑Δt时刻刀位点在工件坐标系下的位置矢量。