非球头刀数控加工无干涉刀位的计算方法.pdf

维普资讯 第 38卷 第 7期 上 海 交 通 大 学 学 报 Vo1．38No．7 2004年 7月 JOURNAIOFSHANGHAIJIAOT()NG UNIVERSITY Ju1．2004 文章编号：1006—2467(2004)07—1130—04 非球头刀数控加工无干涉刀位的计算方法 陈丽萍 ， 陈 燕 ， 胡德金 (1．上海交通大学 机械与动力工程学 院。上海 200030；2．西安交通大学 能源动力学 院，西安 710049) 摘 要 ：针对非球头刀五轴数控加工复杂 曲面的干涉问题 。提 出了一种无干涉刀位 自动生成算法 ， 主要涉及干涉检测和干涉避免两个方面．该方法基于曲线到 曲面最短距离算法进行干涉检测 ，计算 刀轴和邻近 曲面的最短距 离，求取最大干涉量 ；根据最大干涉量进行刀位调整得到无干涉刀位．该 方法的有效性 已通过叶轮 的加工得 以证实． 关键词 ：数控加工 ；干涉避免 ；计算机辅助制造 中图分类号 ：TG 659；TH 16l 文献标识码 ：A A New Method tOCalculateTooIPostureW ithoutCo…sionfor5一Axis NC MachningFree—FOrm SurfacesUsingNon—BallM ill CH EN Li—ping ． CH EN Yah ， H DP一 (1．SchoolofMechanicalEng．，ShanghaiJiaotongUniv．，Shanghai200030，China： 2．SchoolofEnergyandPowerEng．。Xi’anJiaotongUniv．，Xi’an710049) Abstract：Aimingatthecollisionin5-axisnumericalcontrol(NC)machiningfree—form surfacesusingnon— ballmill，anew method to automatically generate the toolposture withoutcollision wasproposed．It checkscollisionbycalculatingtheshortestdislancebetween tool—axisand surrounding surface．Basedon themaximum avoidancevalue，thetoolpositioniSmodifiedtOgetthetoolposturewithoutcollision．The validityoftheproposedmethodwasconfirmedbymachininganimpeller． Keywords：numericalcontrol(NC)machining；collisionavoidance；computeraidedmanufacture (CAM ) 五轴数控加工 由于刀姿控制灵活而易发生刀具 刀干涉 的基本 问题和处理思路做定性介绍，很少对 和曲面 间的相互干涉．干涉具体分为 ：局部干涉 ，即 五坐标非球头刀加工 中的干涉 问题进行研究 [z-4]， 在接触点附近刀具额外地切削了曲面上 的材料 ；全 最具有代表性 的是 Yuan—Shin 提出的通过将 曲面 局干涉 ，指刀杆部分与曲面的碰撞． 离散化，根据凸包和刀具之间的相互位置分析干涉， 刀头干涉可通过合理选择刀具半径加 以避免 ， 类似于群举法 ，效率极低 ． 其原理是使刀具加工部分的曲率半径小于加工表面 针对这一 问题 ，本文 以柱刀五坐标铣削 自由曲 凹处的最小曲率n．而刀杆干涉引起的碰撞现象在 面为例 ，考虑将刀头干涉简化为