基于等距法的數(shù)控加工刀具軌跡規(guī)劃.pdf

1、本文基于等距思想提出針對不同類型被加工曲面的優(yōu)化刀具路徑規(guī)劃方法。針對三維自由曲面加工，通過把微分幾何中的測地線的短程性與運動平穩(wěn)性與傳統(tǒng)等距偏置法相結(jié)合，得到優(yōu)化的等距偏置法。與傳統(tǒng)等距偏置法相比，新方法使得刀具在運動過程中保持較高的進給速度，有效改善了加工過程的動力學性能；與傳統(tǒng)等參數(shù)、等截面線法相比，新方法具有分布均勻的加工帶寬，有效減少了冗余切削。對于帶島嶼的二維型腔加工，通過引入圖形分割理論實現(xiàn)了對被加工型腔的“分區(qū)規(guī)劃”，避

2、免了等距環(huán)間的互交檢查，有效的提高了計算效率。 首先，論文介紹了曲線等距技術(shù)的基本理論。針對平面單一曲線和組合曲線分別給出了計算方法，而空間曲線又分為一般法向等距和測地等距兩種，其中一般法向等距是沿曲線法向方向上移動距離為常數(shù)的點的軌跡，測地等距是沿正交于曲線且測地線距離為常數(shù)的點的軌跡。 其次，針對不同的被加工曲面類型給出具體的等距軌跡規(guī)劃方法。對于自由曲面加工，提出一種基于測地線理論的等距偏置軌跡規(guī)劃方法。在該方法中

3、，等距偏置分為以下兩種方式：一種是找到曲面上的一條測地線，然后按照一般空間法向等距方法計算該測地線的等距線。另一種是先在曲面上任取一條曲線，再按照測地等距線方法計算其等距線。最后，通過連接離散的等距線生成刀具軌跡。 針對二維多島鏈型腔內(nèi)腔加工，給出一種基于圖形分割理論的等距偏置軌跡規(guī)劃方法，通過對島嶼群的合理劃分實現(xiàn)了型腔的“分區(qū)規(guī)劃”等距偏置加工方法。其方法是按照島嶼數(shù)量及其分布情況分割待加工曲面，分割后的每一個部分按照傳統(tǒng)等

4、距偏置法生成刀具軌跡，最后把各個獨立區(qū)域的刀具軌跡連接起來以得到最后加工所需的刀具軌跡，該方法有效避免了等距環(huán)的互交檢查。 最后，論文以實際模型為例，分別給出加工自由曲面和多島鏈型腔的刀具軌跡，通過編程將優(yōu)化的等距偏置方法與等參數(shù)線法、等截面線法和傳統(tǒng)等距偏置法等進行了比較，結(jié)果顯示在軌跡線的總長度、加工時間和軌跡連續(xù)性上，優(yōu)化的等距偏置軌跡規(guī)劃方法都優(yōu)于傳統(tǒng)方法。最后利用UG/NX等軟件的仿真功能進行動態(tài)仿真，并在加工中心數(shù)控