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数控机床加工中如何规划刀具轨迹避免干涉?

发布日期:2021-07-01 10:24:20浏览次数:48

数控机床加工过程中,刀具轨迹规划是工艺准备的一个重要环节。刀具轨迹是指刀具相对于工件的轨迹。该方案的目的是为了更好地避免刀具与工件之间的干涉。路径规划是否合理将直接影响数控加工的精度和效率。为此,技术人员可以通过优化刀具形状和优化刀具路径算法来实现。

数控机床加工

优化刀具形状

如果刀具形状不同,干涉位置和干涉判断也会不同。因此,通过适当优化数控机床刀具形状和切削部分的分布,可以在很大程度上避免刀具的干涉。在加工复杂工件,特别是复杂复合材料模具时,选择不同形状的刀具,优化过多的形状,避免刀具与工件的干涉,保证切削质量和效率尤为重要。

优化刀轨算法

除了优化刀具形状外,还必须计算刀具和工件之间的实际接触点,并结合刀具形状确定刀具位置的位置,以便规划合理的刀具路径。优化刀轨算法的方法主要有等参法、等距截面法、等剩余高度法和投影法。

等参法是一种基于原始曲面参数路径的算法。由于大多数被加工的曲面都有固定的曲面参数,因此可以借用这些参数来获取加工路径。这种方法比较简单,因此得到了广泛的应用。然而,由原始参数生成的加工路径并不完全适用于实际加工。窄面部分的刀轨可能过于复杂,而宽面部分的刀轨过于简单,加工精度无法保证。

等距截面法包括CL法和CC法。CL轨迹截面法以两个加工面形成的相交线作为刀具轨迹。CC路径截面法将刀具与工件的接触作为另一曲面的路径。与之相比,CC方法更易于控制加工过程中的刀具轨迹,且刀具轨迹分布均匀。特别是对于参数分布不均匀的复杂曲面,CC法具有较高的加工效率,但其缺点是计算复杂,计算量大。

剩余高度法是一种在刀具运动过程中保持其运动轨迹剩余高度不变的算法。该算法实现的关键是控制相邻运动轨迹之间的距离,使剩余高度保持稳定。该算法能保持刀具受力均匀,在当前刀具轨迹条件下,能方便地计算出后续刀具轨迹,且计算量小。然而,当工件表面参数不稳定时,可能会影响切削效率。

投影法计算的刀具轨迹是沿工件表面上的导向曲线的投影。该方法适用于加工具有特殊曲面的零件,特别是在碰撞干涉的情况下。

因为在这样的工件表面上,每个接触点的方向是不同的,所以机床刀具干涉的可能性较小,刀具轨迹可以得到更有效的控制。