第5期 2017年5月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)05005205
D0I : 10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 05. 014
基于加速度约束等残留高度刀轨生成算法
梁奉兴，董峰，徐汝锋，刘纪凯
（山东理工大学机械工程学院，山东淄博255000）
No.5 May2017
摘要：针对传统的等残留高度刀轨规划算法加工自由曲面时刀轨不光顺问题，提出了一种基于加速度约束等残留高度刀轨生成算法。通过判断同一条刀轨相邻刀触点之间的平均加速度来调整不符合加速度条件的刀触点，从而保证刀具航速的光顺性。基于该算法利用VC++6.0和UGOPEN/API 二次开发平台编写程序。对拟合自由曲面得到的参数曲面进行处理后，并在UG（UnigraphicsNX） CAM模块进行刀路模拟。结采表明，该算法有效的改善了刀具轨逆的光顺性，得到了理想的效采。关键词：加速度约束：等残留高度：刀具轨；UGOPEN/API二次开发
中图分类号：TH161;TG506
文献标识码：A
Tool-path Generation Algorithm Based on Constant Scallop-height of Acceleration Constraint
LIANG Feng-xing, DONG Feng, XU Ru-feng, LIU Ji-kai
( School of Mechanical Engineering, Shandong University of Technology , Zibo Shandong 255000, China) Abstract : A tool-path generation algorithm of sculptured surfaces based on constant scallop-height of accel-eration constraint was presented, aiming at the problem of the tool-path is not smooth when machining the sculptured surfaces with the traditional constant scallop-height tool-path generation algorithm. By judging the average acceleration between the adjacent cutter contact points of the same tool-path to adjust the cutter con-tact points which does not conform to the acceleration condition, so as to ensure the smoothness of the tool-path. Based on this algorithm, the VC + + 6. O and secondary development platform of UG OPEN/API were used to prepare the program. The parametric surface obtained by fitting freeform surface is processed and the tool-path simulation was carried out in UG ( Unigraphics NX) CAM module. The results show that the algo-rithm can effectively improve the smoothness of the tool-path , and the ideal result is obtained
Key words : the theory of acceleration constraint ; constant scallop-height;tool-path ; the second development of UG OPEN/API
引言 0
目前数控加工刀具轨迹规划方法：主要有等参数线法、截面线法、导动面法、投影法和等残留高度法等[1-3]。前两种方法应用广泛且较为简单，但当曲面曲率变化较大时，刀具路径参数选择较为保守，影响加工效率。等残留高度法较前几种方法可以产生最优刀具路径，生成的总刀轨长度最短，但后续刀具轨迹变形严重成了该算法最大的缺点。赵世田[4]提出了一种基于等残余高度线的加工步距最大化算法，提高了残余高度计算精度和曲面的加工质量。李占君[3]等通过控制刀具轨迹线的曲率来保证刀具轨迹光顺性，这在某种程度上使刀轨光顺，但是轨迹线的局部会产生波浪形，李铁军(6]等引人参数行距方向摆动修正值来修正轨迹线上出现的折线。本文针对传统等残留高度算法的缺点提出了一种基于加速度约束等残留高度光顺刀轨生成算法。对同一条刀轨上相邻三个刀触点之间进行平均加速度判断，若不符合加速度约束条件，则重新搜索刀触点，保证刀具轨迹的光顺性，从而提高刀具运动的平稳性，提高加工质量，避免刀具急剧磨损。
1刀轨生成的理论基础
1.1测地线的曲率半径及方向计算
设自由曲面的参数方程为S（u，"），假设一条刀具轨迹线为r(u(t)，"(t)）。P。为曲线上的一个刀触点， dr为该点走刀方向向量，n为曲面在该点处的法向量。 dr'为该点测地线方向向量，R。为该点的法曲率半径。 P由相邻轨迹上等残留点P。求得，如图1所示。
S(a.v)
P。
K
r(a(n).(r)
图1相邻轨迹点的计算
由微分几何知识"得到，曲面的第一基本公式和第二基本公式为：
收稿日期：20160819；修回日期：20161019
作者简介：梁率兴(1989—），男，山东济宁人，山东理工大学预士研究生，研究方向为复杂角面多轴数控加工技术，（E-mail)619852506@qq-αm，万方数据