1 NC刀具運動軌跡設(shè)計中的誤差源

1. 刀具尺寸的影響
   主要是以刀具公稱尺寸作為刀具運動軌跡的設(shè)計參數(shù)而引起的毛彼。在進行刀具運動軌跡設(shè)計的計算時，刀具的尺寸應(yīng)該是刀具的實際尺寸异凹，這樣就可以避免由于刀具尺寸有誤而引起的誤差衫凭。
2. 刀具運動軌跡設(shè)計算法的影響
   主要是由算法設(shè)計者考慮不周而引起的：

   1. 刀具沿零件輪廓的法向切入時，由于機床運動慣性引起的刀痕誤差努释。
   2. 在加工零件的輪廓包圍面時碘梢，為使加工能連續(xù)進行，同時避免在輪廓加工起點上出現(xiàn)交點的重合伐蒂，引起計算機在數(shù)控編程時無法判定下一步的走向煞躬，往往采取分離加工輪廓的起點和終點的方法。但是逸邦，當(dāng)簡單的采用打斷輪廓面曲線的方式恩沛，就會產(chǎn)生輪廓加工誤差。
   3. 對于零件輪廓銳角外拐角尖角處的加工缕减，為了使尖角能夠很好的保留雷客，若嚴格按照輪廓的尖角來設(shè)計，所產(chǎn)生的刀具軌跡會使加工消耗大量的時間做無意義的運動桥狡，而且還很有可能產(chǎn)生對零件其他部分的干涉佛纫，造成加工零件的報廢。
   4. 當(dāng)采用復(fù)合軌跡加工時总放，如何設(shè)計出較優(yōu)化的刀軌呈宇，即保證加工質(zhì)量，又使加工路徑最短，是值得研究的問題省牍。

2 刀軌設(shè)計中的幾個優(yōu)化問題

1. 刀痕誤差解決方法
   對于減小刀具切入方向不同可能引起刀痕誤差的解決辦法是：盡量避免沿零件輪廓的法向切入蒸撕，盡量沿零件輪廓的切向切入。對于有些有特殊加工起點要求的零件淀爆，一味地追求切向切入跑放，可能產(chǎn)生干涉(如圖1所示)。為此余源，在切入點的設(shè)計中我們采用了分別對待的辦法慈肯。對于圓柱體，設(shè)置了自動優(yōu)化為切向切入的功能天枣；對于其它的輪廓采用在計算機的揭示幫助下遭歉，用人機對話的方式來設(shè)定優(yōu)化切入點。這樣既避免了為追求某一目標而出現(xiàn)新的問題袖指，又發(fā)揮了計算機和人的各自優(yōu)勢肪援。
2. 零件的加工
   在加工零件的輪廓包圍面時，首先要保證各輪廓被完整地加工出來熟什，同時避免在加工過程中出現(xiàn)重合的交點以使加工能連續(xù)進行堕义。為達到這一目的，在零件的輪廓上我們做了如正氣處理：先切斷輪廓曲線脆栋，然后根據(jù)原輪廓曲線的設(shè)計倦卖，加長輪廓曲線，使刀具加工的軌跡通過起點后椿争，再沿著輪廓曲線前進0.5mm左右才達到終點糖耸。這樣設(shè)計的終點就能順利地與刀具的下一步加工軌跡相連接，同時輪廓面也能被完整光滑地加工出來丘薛。
   

   圖2 尖角處的情況

3. 銳角外拐角尖角處的自動優(yōu)化設(shè)計
   1. 外拐角尖角處的分析
      如圖2所示嘉竟，刀具運動軌跡中心離開零件實際輪廓(尖角處)的距離D_S為：
      D_S=R_O÷sina/2
      其中：R_O為刀具半徑，a為尖角角度洋侨。
      距離與尖角角度的關(guān)系如表1所示舍扰。從中可以看出，當(dāng)尖角角度小于60°(D_S=2R_O)以后希坚，D_S距離增加開始加快边苹，這時采用優(yōu)化刀具運動軌跡的技術(shù)將起到很好的效果。
      

      表1 距離與尖角角度的關(guān)系

      a(°)	70	60	50	40	30	20	10	5	2.5
      DS/RO	1.73	2.0	2.37	2.92	3.86	5.76	11.5	22.9	45.8

   2. 算法簡介
      第一步裁僧，找出刀具運動軌跡中“線與線”相連接點PT₁短琴。
      第二步，測量接點PT₁到零件輪廓上“線與線”接點PS₁間距離D_S智榆，當(dāng)D_S=R_O(刀具半徑)時膏般，返回第一步儿趋，繼續(xù)往下尋找，直到整個加工刀具運動軌跡查找完畢后娜珍，轉(zhuǎn)到第七步蛔乖。
      第三步，D_S＞R_O時踏拓，檢查角PT_23A＞60°赃剂，返回第一步。
      第四步韩烹，以PT₁為圓心淑停、D_S-R_O為半徑作圓，使該圓內(nèi)的線段截斷刪除酿势。
      第五步锰抡，用直線連接兩個斷點，形成優(yōu)化刀具運動軌跡逢防。
      第六步，檢查整個加工刀具運動軌跡是否查找完畢蒲讯，若沒有查找完忘朝，則返回第一步。
      第七步判帮，停止工作局嘁。
4. 復(fù)合刀具運動軌跡的優(yōu)化設(shè)計
   所謂復(fù)合刀軌，是指在加工輪廓及其所包圍的面時(包圍面內(nèi)可以有保物體晦墙，如凸臺等)悦昵，為保證輪廓質(zhì)量又能使輪廓面內(nèi)得到完整的加工，設(shè)計時先按輪廓加工晌畅，再按平行軌跡加工輪廓包圍的面但指。為設(shè)計出最短距離的優(yōu)化軌跡，采取了先離散各刀軌抗楔，然后用優(yōu)化算法連接設(shè)計出優(yōu)化刀軌棋凳。優(yōu)化算法是：

   1. 從連接的起始點出發(fā)，檢查各個需要連接的離散軌跡连躏，從中找出距離起始點最近的軌跡端點朵椿。
   2. 用直線連接起始點及最近的軌跡端點，并設(shè)該段軌跡的另個端點為新的起始點
   3. 判別是否還有需要連接的離散軌跡怠义，有則返回a繼續(xù)俭宁，否則結(jié)束優(yōu)化設(shè)計工作。

3 結(jié)束語