[发明专利]一种非轴对称扫掠曲面的数控车削刀具轨迹规划方法

说明书

本发明公开了一种非轴对称扫掠曲面的数控车削刀具轨迹规划方法，包括以下步骤：建立数控车削加工综合坐标系，所述的数控车削加工综合坐标系；将非轴对称扫掠曲面点集的表达式转化为在工件工作坐标系下的非轴对称扫掠曲面点集的表达式，生成非轴对称扫掠曲面；根据非轴对称扫掠曲面点集的表达式求得非轴对称扫掠曲面点集的法向量的表达式；根据非轴对称扫掠曲面点集的表达式建立螺旋式曲面车削刀触点加工轨迹；建立刀具切削刃的空间位姿表达式；求得在工件工作坐标系下刀具刀位点的坐标值；将刀具刀位点坐标值转换为实际加工数据。有效提高了此类零件的模型生成效率和模型精度；有助于提高加工效率，有效提高了非轴对称曲面加工效率和加工精度。

技术领域

本发明涉及机械数控加工技术领域，具体涉及一种非轴对称扫掠曲面的数控车削刀具轨迹规划方法。

背景技术

根据非轴对称扫掠曲面类回转体零件的结构特点，已广泛应用与自动化设备制造业。具备此特征的零件其可用于实现特殊运动、改善应力分布状态并提高零件使用寿命，主要应用于精密传动机构及自动化设备。目前，此类零件的数控加工一般通过CAM软件使用NURBS(非均匀B样条)曲线来拟合复杂曲面，并将其参数转化到数控铣削加工系统生成加工数据。这种加工方法不仅存在曲面拟合带来的误差，而且在加工过程中通常需要多次装夹，引入重复定位误差，且非常耗时。

文献“Machining of Non-axisymmetric curved surface by lathe turning”(ASME 2013International Mechanical Engineering Congress and Exposition)应用NURBS曲线拟合近似法建立了非轴对称曲面的车削CAM系统，并通过该系统生成了连续的螺旋状刀具进给轨迹。此研究涉及的加工方法及刀具补偿方法改善了此类零件的加工精度，但是此系统曲面的拟合精度直接影响曲面的最终加工精度。文献“Variable anglecompensation control of noncircular turning”(International Journal ofAdvanced Manufacturing Technology,2014,Vol.70:735-746)提出了一种针对非圆截面零件的变切削角度补偿车削方法，通过非圆截面零件的细分及重构生成了以离散点形式表达的加工轨迹，并通过变切削角度补偿机构及控制方法保证了切削前角一致性。但是这种重构方法引入了细分截面之间的重复度误差，且误差的累积难以评定和消除。

为了避免非轴对称扫掠曲面拟合误差，提高此类回转体零件的加工效率和加工精度。因此，本发明基于符号计算方法提出了一种非轴对称扫掠曲面的数控车削刀具轨迹规划方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种非轴对称扫掠曲面的数控车削刀具轨迹规划方法，有效提高了此类零件的模型生成效率和模型精度；有助于提高加工效率，有效提高了非轴对称曲面加工效率和加工精度。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种非轴对称扫掠曲面的数控车削刀具轨迹规划方法，包括以下步骤：

1)建立所述非轴对称扫掠曲面的数控车削加工综合坐标系，所述的数控车削加工综合坐标系包括机床参考坐标系{S_M}、工件工作坐标系{S_W}、切削刃局部坐标系{S_T}、工件设计坐标系{S_K}、工作台纵向坐标系{S_FA}和工作台横向坐标系{S_FR}；

2)将工件设计坐标系{S_K}下的非轴对称扫掠曲面点集的表达式转化为在工件工作坐标系{S_W}下的非轴对称扫掠曲面点集的表达式，生成非轴对称扫掠曲面；