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數(shù)控作業(yè)程序內(nèi)器具的整合抉擇

作者:天乙數(shù)控機(jī)床時(shí)間:2021-11-241029次瀏覽

信息摘要:

根據(jù)刀具尺寸越大,加工效率越高的特點(diǎn),對(duì)大面積的復(fù)雜曲面而言,采用多刀具組合加工也是提高曲面整體加工效率的有效途徑。刀具的尺寸越大,雖然它在所能加工的區(qū)域內(nèi)加工效率越高,但在曲面上不滿足條件的區(qū)域面積也越大,這些欠切區(qū)域需要由加工效率較低的小刀具進(jìn)行加工,因此曲面的整體加工效率反而有可能降低。從理論

根據(jù)刀具尺寸越大,加工效率越高的特點(diǎn),對(duì)大面積的復(fù)雜曲面而言,采用多刀具組合加工也是提高曲面整體加工效率的有效途徑。刀具的尺寸越大,雖然它在所能加工的區(qū)域內(nèi)加工效率越高,但在曲面上不滿足條件的區(qū)域面積也越大,這些欠切區(qū)域需要由加工效率較低的小刀具進(jìn)行加工,因此曲面的整體加工效率反而有可能降低。從理論上說(shuō),在小刀具尺寸確定后,大刀具尺寸和曲面的整體加工效率之間存在某種對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖


  大刀具尺寸與加工效率的函數(shù)關(guān)系,在階段隨著大刀具尺寸的增大,曲面的整體加工效率升高,在點(diǎn)達(dá)到*大值;在、階段則隨著大刀具尺寸的增大,曲面的整體加工效率逐漸降低,在點(diǎn)達(dá)到*小值,此時(shí)所選擇的大刀具尺寸在整個(gè)曲面上都不滿足的條件,相當(dāng)于只采用在整個(gè)曲面上都滿足條件的小刀具進(jìn)行曲面加工,因此曲面的整體加工效率與點(diǎn)相同。建立大刀具尺寸與曲面加工效率的函數(shù)關(guān)系,并選擇出理想是大尺寸復(fù)雜曲面實(shí)現(xiàn)加工效率提升的有效途徑。


  大刀具尺寸與加工效率的函數(shù)關(guān)系針對(duì)大尺寸復(fù)雜曲面加工的組合刀具選擇除上述方法外,理論上還存在另一種刀具選擇方法:人工選擇不同尺寸的刀具組合并進(jìn)行刀具路徑規(guī)劃,進(jìn)而采用仿真程序進(jìn)行仿真切削,再進(jìn)行加工效率的比較,*終也可得出優(yōu)化的刀具組合。但由于該方法過(guò)于耗時(shí),因此難以得到實(shí)際應(yīng)用。*優(yōu)小刀具選擇曲面加工的*優(yōu)小刀具是指能夠加工整個(gè)曲面而不發(fā)生干涉的*大尺寸刀具。干涉特征點(diǎn)則是指*容易與刀具發(fā)生干涉的曲面點(diǎn)。對(duì)存在加工約束面的自由曲面,其干涉特征點(diǎn)非常明確,因此可根據(jù)約束面的特征直接確定干涉特征點(diǎn)的位置。對(duì)無(wú)加工約束面的自由曲面,曲面上*容易發(fā)生干涉的區(qū)域在具有*大主曲率的曲面點(diǎn)及其鄰域,因此,干涉特征點(diǎn)的確定就依賴于曲面*大主曲率的計(jì)算。


  小刀具的選擇曲面經(jīng)處理得到具有*大主曲率的一個(gè)或若干個(gè)曲面點(diǎn),這些曲面點(diǎn)的局部幾何性質(zhì)決定了小刀具的類型及尺寸。


  刀具類型選擇關(guān)于刀具類型的選擇,盡管球頭銑刀在數(shù)控加工中的應(yīng)用相當(dāng)普遍,但實(shí)踐證明平頭立銑刀比球頭銑刀有明顯的優(yōu)勢(shì):一是加工效率高。在相同的加工條件下,平頭刀可以通過(guò)改變其刀軸的傾角來(lái)獲得較大的有效切削半徑,提高刀具有效切削刃與被加工曲面的接近程度,在滿足相同殘余高度的前提下,平頭銑刀加工可以采用較大的行距,因而具有較高的加工效率。二是切削性能好。球頭刀的切削刃在不同位置處的切削速度不同,而且在接近球頭端點(diǎn)處的切削速度幾乎為零;而平頭刀的切削刃上不同位置處的切削速度相同,因而具有良好的切削性能。


  上述表明:在自由曲面的多軸加工中,平頭銑刀相對(duì)于球頭刀,在曲面的加工效率及精度方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì),因此在可能的情況下應(yīng)優(yōu)先選用平頭刀。


  刀具尺寸選擇干涉特征點(diǎn)及刀具類型確定后,就可進(jìn)行刀具尺寸的選擇。對(duì)球頭刀而言,由于切削刃在曲面的各個(gè)法截面的投影都是半徑相同的圓弧,因此球頭形的*優(yōu)小刀具半徑式可確定出球頭形或平頭形的*優(yōu)小刀具的刀具尺寸,滿足了刀具在整個(gè)曲面內(nèi)進(jìn)行無(wú)曲率干涉加工的要求,但刀具的刀底干涉和刀桿干涉還需進(jìn)一步檢測(cè)。在曲面的干涉特征點(diǎn)處應(yīng)用干涉避免算法對(duì)所確定的刀具進(jìn)行驗(yàn)證調(diào)整后,*終確定的刀具半徑才是*終的優(yōu)化小刀具尺寸。


  組合刀具的選擇大刀具的類型選擇方法與小刀具一致,但尺寸的選擇則與所能加工的區(qū)域面積密切相關(guān):刀具的尺寸越大、在所能加工的區(qū)域內(nèi)加工效率越高,然而所能進(jìn)行的無(wú)干涉切削區(qū)域就越小。


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