专利名称：大圆弧直纹面数控加工刀具轨迹规划方法
技术领域：
本发明涉及一种数控加工刀具轨迹规划方法，特别是一种大圆弧直纹面数控加工刀具轨迹规划方法。
背景技术：
大圆弧直纹面是数控加工比较常见的型面类型，但高效率高质量地完成大圆弧直纹面加工是机械加工领域内一直探索的技术问题。传统的大圆弧直纹面加工通常采用小圆弧逼近的加工方法。该方法利用球刀的球头半径进行圆弧面的的切削加工。这种切削方法球头刀中心部位线速度为零，切削质量差；并且直纹面的加工步距取决于球刀半径大小，由于这种切削方法刀具和エ件的切削步距小，导致切削用量也比校小，刀具轨迹比较多，这直接造成大圆弧曲面切削加工时间长，加工效率低。但大圆弧直纹面若选用三轴设备加工只能选用球刀逼近法完成加工，加工效率低，表面质量较差，加工完成后还需要花大量的人工打磨时间。因此,大圆弧面零件的五轴加工是ー种必然的选择,通过五轴加工中心对刀轴矢量的控制，选用端铣刀完成曲面的粗加工，选用与大圆弧直纹面曲率一祥成型铣刀具完成大圆弧直纹面的切削加工。但在控制算法方面，现有方法只给出了大圆弧直纹面导轨三轴数控铣床球刀加工的点位算法，却没有给出端铣刀和成形铣刀刀心点或刀位点及刀轴矢量方向的计算方法，没有刀位点及刀轴矢量的计算，就无法在五轴设备上加工出高质量的大圆弧直纹面，只能在三轴设备上利用球刀插补完成近似大圆弧面的加工，最后利用人工比对样板完成大圆弧面的打磨；另外，从エ艺的角度讲，要完成一个完整的大圆弧直纹面导轨加工，通常时按照粗加工圆弧面、半精加工圆弧面和精加工之样的顺序来完成的。现有方法也没有考虑大圆弧直纹面加工エ艺的问题，没有提出大圆弧直纹面数控加工刀具轨迹规划方法。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种大圆弧直纹面数控加工刀具轨迹规划方法，利用该方法可以计算出五轴刀具轴矢量和刀位点、解决了大圆弧直纹面的五轴加工问题具体方案为一种大圆弧直纹面数控加工刀具轨迹规划方法，包括以下步骤步骤一、大圆弧直纹面面零件计算机辅助制造模型的建立由CAM软件读取导轨三维设计图中的圆弧数据，并通过拉伸圆弧截面求出大圆弧直纹面导轨的CAM模型；步骤ニ、刀轴矢量的计算建立计算刀轴矢量的数学模型；
//b*r\
(I = arcsint——-I(p=arc5in(^)-a其中上述方程中，a是步距角，r是选用的加工刀具半径，b是走刀步距系数，取值范围为0 < b < 1，R是被加工大圆弧直纹面的半径，^是被加工大圆弧直纹面的刀轴矢量角度，W是被加工大圆弧直纹面的宽度；步骤三、刀位点的计算将步骤ニ中的计算的初始刀轴矢量角0利用计算出步距角a分成有向线段，计算所得出刀轴矢量与大圆弧直纹面的交点就是刀位点的位置；
权利要求
1.一种大圆弧直纹面数控加工刀具轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤第一步、建立大圆弧直纹面CAM模型； 第二步、建立计算刀轴矢量的数学模型，按以下公式计算刀轴矢量；
2.如权利要求I所述的大圆弧直纹面数控加工刀具轨迹规划方法，其特征在于，第一步中按大圆弧直纹面设计的中值设定模型尺寸值，模型公差大于插值点的计算公差，模型中圆弧直纹面的方向与实际加工方向一值。
3.如权利要求2所述的大圆弧直纹面数控加工刀具轨迹规划方法，其特征在于，第二步中b的取值范围为O. 6、. 8。
4.如权利要求3所述的大圆弧直纹面数控加工刀具轨迹规划方法，其特征在于，第四步中，选用直径为20的端铣刀，步距角系数b选O. 8，修改端铣刀刀位点计算公式中的R值，实现不同余量的分层加工，完成大圆弧直纹面的粗加工；选用直径为20的10参数的成形刀，步距角系数b选O. 6，修改成形刀刀位点计算公式中的R值，实现圆弧加工精度的控制，完成大圆弧直纹面的精加工。
全文摘要
本发明提供了一种大圆弧直纹面数控加工刀具轨迹规划方法，包括大圆弧直纹面面零件计算机辅助制造模型的建立；刀轴矢量计算；刀位点计算；数控加工刀具轨迹的规划四个步骤，其中给出了刀轴矢量、刀位点的计算公式，采用端铣刀进行粗加工、采用成型刀进行精加工，克服了插补法加工切削效率低、切削表面质量差的问题，提高了大圆弧直纹面加工表面精度及加工效率。
文档编号G05B19/4097GK102866671SQ20121036372
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者曹彦生, 黄景雨, 李贺栋 申请人:北京新风机械厂