隨著現(xiàn)代工業(yè)中零件復(fù)雜曲面設(shè)計(jì)的增加，五軸加工在數(shù)控加工中所占比重將愈來(lái)愈大光稽。由于五軸數(shù)控加工加入了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度掘叫，增加了數(shù)控加工運(yùn)動(dòng)模擬計(jì)算和刀具干涉檢查的難度猩禀，特別是在加工形狀極其復(fù)雜的零件表面時(shí)，更是如此洒屡。因此躯橡，為了確保五軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行高效率和高質(zhì)量的切削加工，開(kāi)發(fā)五軸加工刀具軌跡生成及其干涉檢查的軟件將成為研究者面臨的重大課題查奉。

　　筆者提出了一種適用于五軸數(shù)控加工刀具干涉處理的特征投影法廉屑，即將加工曲面離散成一系列曲面特征點(diǎn)，是否發(fā)生刀具干涉可由特征點(diǎn)是否進(jìn)入刀具表面內(nèi)部來(lái)判斷档玻。同時(shí)將加工曲面和刀具表面投影到一個(gè)特定平面上怀泊，僅將包絡(luò)刀具投影圖形的曲面區(qū)域內(nèi)的特征檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行干涉檢查，提高干涉檢測(cè)的效率误趴。

　　1 干涉檢查方法

　　1) 坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換

　　如圖1所示霹琼，五軸環(huán)行刀NC加工的局部坐標(biāo)系L表示為XL軸、YL軸和ZL軸凉当，YL軸總是指向該刀觸點(diǎn)(Cutter Contact Points枣申，簡(jiǎn)稱(chēng)CC點(diǎn))OL的走刀方向f，ZL軸指向曲面外法線方向n看杭，而XL軸則由YL軸和ZL軸的右手法則確定忠藤。刀具一般繞XL軸由ZL軸向YL軸方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)導(dǎo)前角(后跟角)a挟伙，和繞ZL軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)又一個(gè)側(cè)偏角b。另外熄驼，在刀位點(diǎn)(Cutter LocationPoints像寒，簡(jiǎn)稱(chēng)CL點(diǎn))OT處還可定義刀具坐標(biāo)系T(XT，YT瓜贾，ZT)会贝，其中YT軸指向CL點(diǎn)和CC點(diǎn)連線方向，ZT軸為刀軸矢量方向誊殊，XT軸是由YT軸和ZT軸的右手法則確定的方向跺鬼，坐標(biāo)原點(diǎn)位于刀具中心點(diǎn)(即CL點(diǎn))OT。為了簡(jiǎn)化干涉檢查鱼练，以形狀較為規(guī)則的刀具表面作為基準(zhǔn)進(jìn)行干涉檢測(cè)墩沸，加工曲面經(jīng)過(guò)離散后以一組特征點(diǎn)的形式來(lái)表示曲面形狀，這些特征點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)均在世界坐標(biāo)系W中表示响攘，因此首先必須將特征點(diǎn)數(shù)據(jù)從世界坐標(biāo)系W(OW-XW址嘴，YW，ZW)變換到局部坐標(biāo)系L(OL-XL千有，YL蚀弹，ZL)，再由局部坐標(biāo)系L 變換到刀具坐標(biāo)系T(OT-XT胶向，YT减叫，ZT)中來(lái)表示。

　　2) 干涉檢查方法

　　如果刀具和動(dòng)力頭已選定裕坊，則刀具系(刀具和動(dòng)力頭)的尺寸即為已知包竹，刀具系與加工曲面是否發(fā)生干涉，可由判別特征點(diǎn)P是否進(jìn)入刀具表面內(nèi)部來(lái)確定籍凝。

　　為環(huán)形刀加工時(shí)刀具系與加工曲面的位置關(guān)系周瞎，在刀具坐標(biāo)系中，設(shè)特征點(diǎn)P的坐標(biāo)為PI(Xpt饵蒂，Ypt堰氓，Zpt)，根據(jù)刀具系的不同組合部分苹享，將特征點(diǎn)P的坐標(biāo)值Zpt分為4段進(jìn)行判別，具體情況如下：

　　a. 當(dāng)特征點(diǎn)P處于u1段范圍內(nèi)浴麻，則不會(huì)發(fā)生干涉得问。

　　b. 當(dāng)特征點(diǎn)P處于u2范圍內(nèi)，有兩種情況软免，將圓環(huán)體分成兩部分：小圓柱部分P1和圓環(huán)部分P2宫纬。當(dāng)特征點(diǎn)涉入圓柱部分P1時(shí)焚挠，發(fā)生刀具干涉，即滿(mǎn)足

　　若特征點(diǎn)P沒(méi)有進(jìn)入P1和P2部分漓骚，則不發(fā)生刀具干涉挖毅。

　　c. 當(dāng)特征點(diǎn)P處于u3段范圍內(nèi)，則當(dāng)特征點(diǎn)P至ZT軸之間的距離小于刀具半徑時(shí)衬咐，發(fā)生刀具干涉倡搞，即滿(mǎn)足

　　否則，不發(fā)生刀具干涉晨偿。

　　d. 當(dāng)特征點(diǎn)P處于u4段范圍內(nèi)哥峡，情況同3，只要把式(3)中刀具半徑R換成動(dòng)力頭半徑d/2來(lái)進(jìn)行判別即可诊踢。

　　把與刀具系發(fā)生干涉的曲面特征點(diǎn)稱(chēng)為干涉點(diǎn)惋蛉，按上述方法檢測(cè)出所有的干涉點(diǎn)，并計(jì)算各干涉點(diǎn)徑向方向上的干涉量脸鸿，然后采用適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)消除干涉鹅但。

　　3) 檢查的特征投影法

　　將刀具系和曲面特征點(diǎn)投影到一個(gè)二維的平面(投影平面)上，在二維投影平面上取合理的間距對(duì)加工曲面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分显艘，分割成一系列正方形协熙。如圖3所示，當(dāng)正方形完全被投影刀具系輪廓覆蓋時(shí)吩屹，記為完全正方形跪另，在該區(qū)域內(nèi)的曲面特征點(diǎn)有可能與刀具系發(fā)生干涉；當(dāng)正方形完全沒(méi)有被投影刀具系輪廓相交時(shí)煤搜，記為非正方形免绿，不可能與刀具系發(fā)生干涉；當(dāng)正方形部分被投影刀具系輪廓覆蓋時(shí)擦盾，記為部分正方形嘲驾。為了進(jìn)一步減少特征點(diǎn)的檢查數(shù)目，對(duì)部分正方形作一次四叉樹(shù)分割處理迹卢，刪除非正方形辽故，將可能發(fā)生干涉的特征點(diǎn)按區(qū)域順序，重新編制檢測(cè)文件腐碱，然后進(jìn)行坐標(biāo)變換和干涉檢查誊垢。

　　2 干涉消除方式

　　1) 旋轉(zhuǎn)刀軸方式

　　在一個(gè)刀位點(diǎn)處，曲面特征點(diǎn)于刀具系發(fā)生干涉的有m個(gè)症见，綜合考慮m個(gè)干涉點(diǎn)的干涉情況喂走，可找到一個(gè)消除干涉的最佳方向，以便最有效地消除刀具干涉。為此兵故，引入了“干涉消除平面”的新概念帮色，把m個(gè)干涉點(diǎn)處的曲面法矢量投影到刀具坐標(biāo)系T的XTYT平面上，設(shè)干涉點(diǎn)處的曲面法矢量在XTYT平面上的投影為nxyi(i=1折甸，2瑟哺，…，m)闷邑，干涉點(diǎn)在XTYT平面上的干涉分量為Dt(i=1弹梁，2，…姆已，m)畴文。

　　(4)

　　由式(4)求出干涉消除矢量I(Sx，Sy急响，Sz)之后删猿，再由干涉消除矢量I 和ZT軸構(gòu)成干涉消除平面。設(shè)由軸ZT和消除矢量I的叉乘矢量為K嘱悄，在平行于“干涉消除平面”的平面上計(jì)算刀具繞K 軸向I傾斜多大的干涉消除角度d能剛好消除刀具干涉隅本，如圖5所示。設(shè)將干涉點(diǎn)Pi(i=1兼呵，2兔辅，…，m)排除在刀具系表面之外所需要的最小角度為di(i=1击喂，2维苔，…，m)懂昂，則干涉消除角度d是所有角度di的最大值

　　(5) 要把干涉點(diǎn)Pi排除在刀具系之外介时，干涉點(diǎn)Pi固定不動(dòng)，刀具系繞K 軸向I方向旋轉(zhuǎn)凌彬，等價(jià)于干涉點(diǎn)Pi相對(duì)于刀具系和刀具坐標(biāo)系在平行干涉消除平面IOTZT的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)di角度沸柔，下面以環(huán)形刀為例加以分析。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)铲敛，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享褐澎，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議伐蒋。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布工三、編輯整理上傳，對(duì)此類(lèi)作品本站僅提供交流平臺(tái)曲苛，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)帝璃。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻圈蛹、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題茎陪，請(qǐng)第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容孙泵，以保證您的權(quán)益烫王！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。