摘要：多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工
編程是大型雕塑曲面零件加工的最重要任務(wù)之一。本文介紹五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工大型雕塑曲面編程中涉及到的刀位軌跡計(jì)算、切削仿真、
機(jī)床運(yùn)動(dòng)碰撞仿真、后置變換等關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了大型水輪機(jī)葉片的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工，并成為葉片加工的編程工具。
}'r[m5T u4z&!MT} 關(guān)鍵詞：數(shù)控編程;CAM;數(shù)控加工;曲面加工
=_j vk. l1ZY1#%j 1. 引言
f>'Y(dJ'W "~UUx"Y 大型雕塑零件的數(shù)控加工是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)，如大型水輪機(jī)葉片、螺旋槳葉片等是由多張雕塑曲面組成的封閉曲面體零件，其加工面積從幾平方米到數(shù)十平方米。采用五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工是目前最有效的加工方法，但是通用CAD/CAM軟件并不能完全或者很好地解決這類復(fù)雜雕塑曲面零件的五軸聯(lián)動(dòng)加工編程問(wèn)題[1]。大型雕塑曲面零件的數(shù)控加工編程是實(shí)現(xiàn)其數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)之一[2]，它涉及加工工藝規(guī)劃、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)、計(jì)算幾何、微分幾何、人工智能等眾多學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，其數(shù)控編程過(guò)程是一個(gè)數(shù)字化仿真評(píng)價(jià)及優(yōu)化的過(guò)程。雕塑曲面零件的數(shù)控編程是在幾何造型和加工工藝規(guī)劃的基礎(chǔ)上，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行刀位軌跡計(jì)算、仿真、優(yōu)化并驗(yàn)證加工過(guò)程，以有效地生成滿足五軸聯(lián)動(dòng)加工要求的高質(zhì)量數(shù)控加工程序。大型雕塑曲面零件數(shù)控加工編程涉及多方面的技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)包括[1-5]：①雕塑曲面的三維幾何造型;②根據(jù)零件上各張雕塑曲面的性態(tài)，合理地進(jìn)行刀位軌跡規(guī)劃和計(jì)算;③切削仿真與
刀具干涉檢驗(yàn);④機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真與碰撞干涉檢驗(yàn);⑤機(jī)床運(yùn)動(dòng)的后置變換;
8x`.26p Iff9'TE 2. 大型雕塑曲面零件數(shù)控加工編程的流程
y(R?
,wa=] Va Z!.#(P 大型雕塑曲面零件的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工編程比一般零件加工編程復(fù)雜得多，主要采用離線編程方式。為了保證數(shù)控加工程序的可靠性，一般采用針對(duì)具體的加工對(duì)象特點(diǎn)和要求，在通用的
CAM軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)來(lái)完成刀位軌跡計(jì)算、切削仿真與機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真。各具體的雕塑曲面零件雖然有獨(dú)自的特點(diǎn)，但是這類零件的數(shù)控加工中編程過(guò)程基本一致。以大型葉片類零件為例[2]，我們?cè)赟DRC/ Camand®軟件上進(jìn)行開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的的編程過(guò)程如圖1所示。
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