NURBS曲面五轴加工刀具路径规划技术研究

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沈 阳 １ １ ０ ８ １ ９
沈 阳 １ １ ０ １ ５ ９
摘
要： 提 出 了基 于等 照 度 线 的 刀具 路 径 规 划 方 法 ， 采 用等 照度 线 对 曲 面 进 行 分 区 ， 根 据 曲 面 特 征 采 用 不 同 的刀 具 路
径规划方法 ， 兼顾 效 率 的 同 时尽 可 能提 高加 工精 度 。通 过 加 工 实验 与 传 统 刀 具路 径规 划 方 法进 行 对 比 ， 表 明 本 方 法在 加 工
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随着 机 械制 造技 术 的发 展 ， 产 品结 构 、 形 状 趋 于 复 杂化 、 精 密化 ， 而 传 统 的 三 轴 加 工 不 能 满 足 要 求 。目 前 ， 五 轴 加 工 技 术 是 加 工 连 续 、 平 滑 、复 杂 曲 面 的 唯 一 手
∑∑ （ ¨ ） ， （ ） 。
Ｎ Ｕ ＲＢＳ 曲 面 互 轴 加 工 刃 具 路 弪 规 划 菽 术 研 究 水
口 李 丽 ， ｚ 口 房立金 口 王国勋
１ ． 沈阳城市建设学院 交通与机械工程系 ２ ． 东 北 大 学 机 械 工 程 与 自动 化 学 院 ３ ． 沈 阳理 工 大 学 机 械 工 程 学 院 沈阳 １ １ ０ １ ６ ７
ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｔ ｏ ｏ ｌ ｐ ａ ｔ ｈ ｐ ｌ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｓ ｕ ｐ ｅ ｉ ｒ ｏ ｒ ｔ ｏ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｓ ｏ ｆ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ
式 中： ， （ ｉ ＝ ０， １ …． ， 凡ｄ＝Hale Waihona Puke Baiduｏ， １ …． ， ｍ） 为控制顶 点 ； ∞ 为
控 制顶 点 对 应 的 权 因子 ； ， （ “ ） 和 ． （ ） 分 别 为 沿 向 的第 ｉ 个 Ｐ 次 和 沿 向 的 个 ｑ 次 Ｂ 样 条 基 函 数 ， 它 们 分 别 由 向 节 点 矢 量 Ｕ 和 Ｖ 向 节 点 矢 量 按 ｝ ， ＝｛ ／ ３ ０ ，
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｏ ｏ ｌ ｐ ａ ｔ ｈ ｐ ｌ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｉ ｓ ｏ ｐ ｈ ｏ ｔ ｅ ．Ｉ ｔ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｓ ｏ ｐ ｈ ｏ ｔ ｅ ｔ ｏ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｄ
效 率 和 加 工 精 度 方 面 都 优 于传 统 方 法 。
关键词 ： Ｎ Ｕ Ｒ Ｂ Ｓ 刀 具 路径 规 划 五 轴 加 工
等照 度 线
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ２ ； Ｔ Ｐ ２ ７ ３
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ０ — ４ ９ ９ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ０ ０ ５ — ０ ５
ａ ｎ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ． Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ＮＵＲＢＳ Ｔｏ ｏ ｌ Ｐ ａ ｔ ｈ Ｐ ｌ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ５ － Ａｘ ｉ ｓ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｓ ｏ ｐ ｈ ｏ ｔ ｅ
ｄ ｅ Ｂｏ ｏ ｒ — Ｃ ｏ ｘ递 推 公 式 决 定 ， ＝｛ ｏ ， Ｕ ． ． ，
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段。 与三轴 数 控机 床 相 比 ， 五 轴 数 控 机 床 增 加 了 两 个 旋 转轴 ， 使 刀具 可处 于 工作 空 间 中的任 意方 向 ， 从 而 使 五
轴 联 动 机 床 比三 轴 联 动 机 床 具 有 更 强 的 加 工 能 力 。 刀 具 路 径 规 划 是 复 杂 曲 面 五 轴 数 控 加 工 的关 键 环 节之 一 ．规 划 算 法 的 优 劣 直 接 决 定 了 轨 迹 的 质 量 与 生 成效 率 ， 进 而 对 加 工 质 量 及 生 产 效 率 产 生 重 要 影 响 …。 目前 的 规 划 方 法 主 要 有 等 参 数 线 法 、 等截 面 法 、 等 残 留 高度 法等 ， 每 种 方 法 都 有 各 自优 缺 点 ， 都 有 一 定 的 适 用