五軸銑削加工刀軸矢量平滑控制算法

閔 莉，王洪暢，陳 穎

（沈陽(yáng)建筑大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110168）

1 引言

在五軸銑削加工中，五軸數(shù)控機(jī)床相比三軸數(shù)控機(jī)床多了兩個(gè)自由度，刀軸獲得了更好的空間可變范圍，更方便對(duì)復(fù)雜的曲面進(jìn)行加工。但隨著自由度的增加，刀軸矢量的規(guī)劃對(duì)曲面加工質(zhì)量和加工效率的影響也越來(lái)越大。

對(duì)于刀軸矢量規(guī)劃問(wèn)題的研究，長(zhǎng)久以來(lái)吸引著眾多的學(xué)者的關(guān)注。文獻(xiàn)[1]提出自由曲面高表面光潔度刀具軌跡規(guī)劃方法，對(duì)刀具軌跡和刀軸矢量的規(guī)劃進(jìn)行了闡述。文獻(xiàn)[2]基于對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的刀軸矢量?jī)?yōu)化研究，提出了對(duì)刀觸點(diǎn)修正的平緩過(guò)渡方法，優(yōu)化刀軸矢量的變化。文獻(xiàn)[3]提出一種五軸無(wú)奇異刀具姿態(tài)角優(yōu)化算法，對(duì)刀軸矢量進(jìn)行規(guī)劃。而在刀軸矢量規(guī)劃過(guò)程中，刀軸矢量的平滑性和加工帶寬的大小是影響曲面加工質(zhì)量和加工效率的重要因素。現(xiàn)有的刀軸矢量規(guī)劃方案往往只針對(duì)某一方面進(jìn)行調(diào)整，兩者并未兼顧。考慮到這一問(wèn)題，提出一種通過(guò)對(duì)比刀軸矢量變化率選擇性地調(diào)整刀軸矢量的方法，既保證了加工帶寬又使刀軸矢量的變化保持平滑。通過(guò)對(duì)刀軸矢量的平滑控制得到了無(wú)干涉、連續(xù)性和平滑性較好的刀軸矢量，從而提高曲面的加工質(zhì)量和加工效率。

2 有效切削形狀及平頭刀加工帶寬的計(jì)算

在五軸銑削加工中，刀具在加工軌跡上的有效切削寬度即為加工帶寬。在加工過(guò)程中，如果加工帶寬大于刀具軌跡行距，就會(huì)增加加工時(shí)間，降低加工效率。……