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　　五轴数控加工扁平无干预路径总体规划的主要举措

　　2017/8/9 15:25:11

　　与传统的两轴数控加工技术较之，五轴数控加工增加了三个转动分量。因而，五轴数控加工不仅能掌控展开相同路径的平动加工，而且能利用三个转动轴，使五轴数控机床的能快速实现在任一路径的自由加工。

由此看出，五轴数控加工的巨大竞争优势是路径的掌控，这主要表现在以下几个各方面。首先，五轴数控加工能任一改变刀轴路径，因而能防止与加工部件的干预，从而顺利完成繁杂球面的加工。其次，五轴数控加工便于随时修正刀轴路径，使与加工球面能很好地匹配，并能增大有效切宽，从而实现大型、繁杂球面的有效加工。再次，虽然五轴数控加工技术能有效掌控刀轴路径，从而大大改善了加工条件。

比如，在加工叶轮等截面较大的球面时，只需选用刚度较小的小型，并透过有效掌控刀轴路径，就能大大减小悬伸量，同时还能有效掌控的作用区域，减小的破损，从而在很大程度上确保了五轴数控加工的产品质量。基于以上原因，与两轴数控技术较之，五轴数控加工技术具有不可比拟的竞争优势。但是，虽然五轴数控加工多出了三个转动分量，因而使得其路径总体规划的就更加繁杂。总之，五轴数控加工技术的关键就是路径的总体规划，是如何更快地正视与钻孔的干预，特别是加工繁杂球面零件时，必须考虑到与钻孔的几何约束，当有干预出现时，可透过修正刀轴路径来防止干预，在离散的刀触点处排序出的可达路径锥，能Murviel零件的可加工性，减少甚至能防止对路径展开反复的修正和检测，强化了路径，最终聚合无干预路径。

　　本文在总结五轴数控加工中干预分类的基础上，从繁杂球面五轴抛物线总体规划的角度入手，分析了五轴数控加工扁平无干预路径总体规划的主要举措，以确保在确保加工精度的同时提高加工工作效率。

　　1.五轴数控加工中的干预类型

　　在五轴数控加工过程中，常见的干预类型主要有四种，分别为对撞干预、过切干预及超程干预。

　　1.1.对撞干预

对撞干预也可称作全局干预，它是指与机床主轴相对于非加工足部的干预。比如，刀刃与钻孔的干预、研磨的干预、终端中的干预及固定零件与可动零件的干预，这些都属于对撞干预。造成对撞干预的影响因素主要有：加工球面的截面、的花纹等。

　　1.2.过切干预

　　对于钻孔表层与研磨足部的干预，我们称作过切干预。除非出现过切干预，钻孔表层原本不被摘除的地方被摘除，这常常容易引起钻孔公差的超标。过切干预类型主要有四种，即为尾端过切干预、局部过切干预及终端过切干预。

　　1.3.超程干预

　　除非刀残基的相位或坐标超过了机床的行程范围，我们就称作超程干预。这种干预比较少见，其原因常常是虽然数控编程者缺乏操作经验或失误等因素造成的。

　　2.五轴数控加工扁平无干预路径总体规划的主要举措

五轴数控加工中路径总体规划的优劣，将对其加工工作效率和加工精度具有重要影响。所谓路径，就是指相对钻孔运动的抛物线，其总体规划的目的是如何更快地正视与钻孔的干预，无干预路径总体规划举措主要集中于强化花纹以及强化抛物线演算法这三个各方面。

　　2.1.强化花纹

五轴数控加工的成形基本原理为单参数面族孔颖草基本原理， 其真实的加工数值为孔颖草面相对于钻孔球面的若恩县数值，在五轴数控加工中，如果花纹相同，其干预足部和干预判断就会有所相同。因而，对花纹及研磨足部分布展开合理强化，就能在很大程度上防止或减少的干预。比如，在五轴数控加工过程中广泛选用的护耳刀，虽然护耳有着良好的自适应功能，且其对过切干预具有快速检查的特殊性能，因而在加工行业中被得到普遍应用。但是，护耳的研磨速度会随着研磨边线的相同而出现改变，尤其是在护耳中心附近的研磨速度接近于零。因而，在那些小截面球面条件下，选用护耳加工时的研磨产品质量常常比较差，其在加工工作效率各方面的表现也常常不如人意。再加上要生产出能适应变研磨速度的护耳，其价格常常非常昂贵。除非被破损，的修整也非常繁杂。而非护耳能透过修正其边线和姿态， 能使刀触点抛物线线附近带状区域内的孔颖草球面更加接近理论设计球面，从而显著提高给定精度下的加工带宽，增大了的有效研磨面积，能获得高效去除率， 提高加工工作效率。

由此可见，在加工繁杂钻孔时，特别是结构繁杂的组合模具，为了防止与钻孔的干预，从而生成无干预路径，从而确保研磨产品质量和工作效率，选择相同花纹的，强化花纹，就显得尤为重要。

　　2.2.强化抛物线演算法

　　为防止钻孔、夹具以及在钻孔周围可能与出现的干预，就必须排序出和钻孔的接触点，得到刀触点字符串，根据刀触点字符串和花纹确定刀残基的边线，从而总体规划出的运动抛物线，而相同的排序方法对的运动抛物线影响很大，因而，强化抛物线演算法也就显得至关重要。抛物线演算法主要有以下几种：

　　2.2.1.等参数线法

等参数线法较为简单，因而被得到广泛应用。这种演算法基于原始球面的参数路径，故而容易获取。虽然大部分被加工球面的构建过程都有着固定的球面参数，因而很多就借用了这些参数来获取加工路径。但是，仅透过借助这些参数聚合的路径，常常很难有效掌控钻孔表层的球面精度。其结果常常是，在球面较窄的足部上，路径过于繁杂，而在球面较宽的边线，路径又过于稀疏。在这种条件下，钻孔表层粗糙度不能得到确保，表现得很不均匀，甚至会出现路径重复的结果，其加工精度也难以保障。

　　2.2.2.等距截面法

这种演算法包含CL和CC两种。其中，CL路径截面线法是在加工过程中，其路径能被运用到另一个球面。由此一来，在被加工球面上产生的偏置面就将与上述球面形成一条交线，CL路径截面线法就将这一交线就作为路径。而对于CC路径截面线法，则是利用加工过程中与钻孔的接触作为另一球面的路径。相对CL路径截面线法来说，CC路径截面线法对加工时路径的掌控比较容易，路径的分布也比较均匀。特别对于那些参数分布不太均匀的繁杂球面，CC路径截面线法的加工工作效率常常表现地更高，但其路径演算法相对更加繁杂，排序工作量比较大。

　　2.2.3.等残留高度法

在加工运动时，如果保持其运动抛物线的残留高度不出现变化，这种演算法称作等残留高度法。该演算法的实现，其关键是掌控相邻运动抛物线之间的距离，即无论球面的截面怎样改变，加工后的残高一定要保持稳定。等残留高度法的加工区域既能适合垂直加工区域，也可适应水平加工区域。在加工过程中，的受力能保持均匀，且可在当前抛物线条件下，就很方便地排序出后续的路径。因而，这种路径的排序量相对比较小，排序速度相对较快。其缺点是，当钻孔球面的参数不稳定时，有可能影响研磨工作效率。

　　2.2.4.投影法

　　投影法不仅需要考虑按照既定路径（亦称为导动曲线）展开曲线运动，还需要考虑钻孔表层的花纹特征。因而，投影法的路径常常是沿着导动曲线在钻孔表层上的投影展开的。投影法比较适应于具有特殊球面的加工钻孔。特别是在有对撞干预的情形下，透过投影法常常能有效限制刀心点。其原因是虽然在这种钻孔表层上，每一接触点的若恩县路径不尽相同，这使得干预不容易出现，由此能使路径更能得到有效掌控。比如，很多繁杂球面（型腔球面等）常常选用投影法来展开加工，而其他演算法却并不适用。

因而，在五轴数控加工过程中，应根据加工表层的繁杂程度和花纹特征，合理选择最佳的抛物线演算法，得到最佳的刀触点字符串，才能更快地正视与钻孔的干预，从而得到扁平无干预路径。

　　3.结语

　　五轴数控加工技术的关键是路径的总体规划，需要注意有效防止与钻孔的干预。无干预路径总体规划举措主要集中于强化花纹以及强化抛物线演算法这三个各方面。对花纹及研磨足部分布展开强化，能在很大程度上防止或减少干预。在五轴数控加工过程中，还应考虑钻孔球面的繁杂程度和参数特征，从而探索一种既具备良好的通用性，且排序简单，又能确保加工产品质量和加工工作效率的总体规划方法。

　　审核(王静)

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