[发明专利]一种不可展直纹曲面五轴侧铣双参数刀位优化方法

摘要

本发明提供一种不可展直纹曲面五轴侧铣双参数刀位优化方法，属数控加工技术领域。其包括以下步骤(1)对直纹曲面u、v方向进行等参数离散化，建立锥刀初始刀位；(2)建立刀轴初始方向误差；(3)双参数刀位优化,建立最优刀轴轨迹。本发明还利用加工仿真干涉和几何编程误差分布规律图的方式将锥刀双参数优化方法与锥刀单点偏置方法、锥刀初始刀位方法、锥刀三点优化方法进行了对比分析，以验证本方法的正确性和有效性。本发明通过曲面u、v两个参数方向的寻优，建立最优刀轨，可明显减小不可展直纹曲面五轴侧铣数控编程误差，进一步提高了不可展直纹曲面五轴侧铣加工精度。

主权项

一种不可展直纹曲面五轴侧铣双参数刀位优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对直纹曲面离散化，建立锥刀初始刀位；2)建立刀轴初始方向误差；3)双参数刀位优化，建立最优刀轴轨迹；所述的刀轴初始方向误差的建立，包括以下步骤：先分别求得初始刀轴P3iP5i的中点P6i、P3iP6i的中点P7i和P5iP6i的中点P8i；然后利用刀轴轨迹面上任意一点到与刀具包络面相对应点的关系式分别求出这三点在刀具包络面的对应点P6iˊ、P7iˊ、P8iˊ；再分别求这三点到被加工叶片设计曲面的法向距离并取其中的最大值作为该刀轴初始方向的误差其中u为准线方向参数；所述的刀轴轨迹面上任意一点到与刀具包络面相对应点的关系式为：Pb＝Pz+lN   (1)其中Pz为锥刀轴轨迹面上任意一点，N为点Pz处的法矢，点Pb为对应于刀轴轨迹面上点Pz在刀具包络面上的点；l为点Pz和点Pb之间的距离，可由下式求得：l＝(|P0Pz|×sinβ+r)/cosβ   (2)其中β为半锥角，P0为刀心点，r为圆锥球头铣刀的半径；所述的双参数刀位优化，建立最优刀轨包括以下步骤：a)固定点P3i，在[u‑Δu,u+Δu]的范围内调整P5i在初始刀轴轨迹面S3上的曲线S3(u,λ)的参数u便可获得一系列的P3iP5i±Δu，由式(1)(2)计算出P3iP5i±Δu所对应切触线上P6iˊ、P7iˊ、P8iˊ到直纹曲面上的最短距离并寻找出其最大值作为编程误差b)改变曲面v向参数使v＝λj±1＝λj±△λ，其中v为直母线方向参数，然后重复计算刀轴方向初始误差和对[u‑Δu,u+Δu]范围内每一刀轴P3iP5i±Δu在曲面v向参数v＝λj±1下几何编程误差进行计算，找出最小误差值为而最小误差值所对应的P3iP5i则为最优刀轴方向；c)对每一个初始刀位P3iP5i按照上述步骤进行优化便可得到n个优化后的刀轴矢量以完成整个刀轨的优化。