[发明专利]鼓型刀具多坐标宽行加工的刀位优化方法

摘要

本发明公开了一种鼓型刀具多坐标宽行加工的刀位优化方法，先将鼓型刀具根据其加工方式离散成一组足够密集的纬线，通过计算每条纬线到加工设计曲面上的最短距离得到误差分布函数，基于该误差分布函数建立行宽的计算方法和刀位无干涉需要满足的约束条件，从而构造出刀位优化模型。为了避免利用切触点定位刀具所需要的后续调整，在工件上选定一个刀位控制点，在该点外法线上确定一个位于编程公差带内的点与刀具上的一个选定点相连接以确定刀具和工件的相对初始位置。本发明的刀位优化方法还可以与切削过程的其它约束条件结合起来，如最大切削力、最大切削功率、表面粗糙度、加工变形量、加速度变化范围、机床的运动参数范围等约束条件。本发明的特征还在于建立了一种光顺方法对刀位进行光顺处理。

主权项

1、一种鼓型刀具多坐标宽行加工的刀位优化方法，其特征在于有下列优化步骤：(一)在工件设计曲面上选择工件第一参考点RPS1，在工件第一参考点RPS1 上建立工件第一坐标系Ss1(xs1-ys1-zs1)；再在该点外法线方向上拾取工件第二参考点RPS2，并在工件第二参考点RPS2上建立工件第二坐标系Ss2(xs2-ys2-zs2)，且工件第一坐标系Ss1与工件第二坐标系Ss2平行；将工件第二坐标系Ss2绕zs2轴逆时针转动γ角得到工件第三坐标系Ss3(xs3-ys3-zs3)坐标系，将工件第三坐标系绕ys3轴逆时针转动β角得到工件第四坐标系Ss4(xs4-ys4-zs4)坐标系，将工件第四坐标系绕xs4轴逆时针转动α角得到工件第五坐标系Ss5(xs5-ys5-zs5)坐标系；(二)在刀具的参考母线上拾取一点作为刀具上的第二参考点RPT2，且以刀具第二参考点RPT2为原点建立刀具第二坐标系St2(xt2-yt2-zt2)；(三)将依据步骤(一)得到的工件第五坐标系和依据步骤(二)得到的刀具第二坐标系重合实现刀具在工件上的定位，此时刀具在工件上的刀位为H(s2，α，β，γ)，式中，s2表示工件第二参考点RPS2在刀具母线上的曲线坐标；(四)用一组垂直刀具轴线的平面将刀具截成一组纬线圆，求取各条纬线到工件设计曲面上距离最短的点作为特征点CPk以及各特征点CPk在工件设计曲面上的垂足点FPk，连接各特征点CPk形成特征线CL，连接各垂足点FPk形成垂足线FL；特征点CPk与垂足点FPk之的垂直距离为加工误差δ，从工件第一参考点到垂足线上其它垂足点的有向距离为w，则得到特征线CL上的特征点CPk的加工误差分布函数为δ＝δ(w，H)；(五)从工件第二参考点RPS2出发分别拾取在加工误差分布函数δ＝δ(w，H)曲线上左面的第一个满足加工误差δ＝Δ的点作为左端点A，其中Δ表示控制公差，同理得到该曲线右边的第一个满足加工误差δ＝Δ的点作为右端点B；根据左端点A、右端点B所对应的刀具上的特征点的垂足之间的距离获取理论行宽wm和实际行宽wr，因此得到实际行宽函数wr＝wr(H)；(六)依据步骤(五)中得到的实际行宽函数wr＝wr(H)按照宽行加工刀位优化模型${W_r}^{*}=\underset{H\in D}{\max }{W}_r\left(H\right)$ 求得一个使实际行宽wr达到最大值时的刀位H*作为最优刀位，式中，D为δ[s，H(s2，α，β，γ)]＞0的H的可行域。(七)在工件设计曲面上选择一条曲线作为导动线，将该导动线离散成具有一定间隔d的点，并依次将它们作为工件上的第一参考点计算出各点处的最优刀位；将各刀位处的FPA，FPB，FPG分别连接形成LFPA，LFPB，LFPG线；当自左向右逐行加工曲面时可根据本行刀轨上的LFPB线的最窄处确定本行刀轨的实效右边界LFPF，否则根据LFPA的最窄处确定本行刀轨的实效左边界LFPE。