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| 位點在數(shù)控中的使用 | | 發(fā)布者：admin 日期：2012/11/27 點擊：550 | | | 1接受腔陽模加工原理假肢接受腔是一個復(fù)雜的不規(guī)則的異型曲線和曲面所組成的自由型閉合曲面體，沈陽第一機(jī)床廠其外形輪廓不能由初等解析曲面構(gòu)成，所以不能建立一個數(shù)學(xué)模型來描述。對這種復(fù)雜空間曲面的加工，往往采用多軸聯(lián)動的方式，利用球頭刀對其進(jìn)行銑削加工。沈陽第一機(jī)床廠本文采用了三軸聯(lián)動的方式，即工件轉(zhuǎn)動、刀具橫向和縱向聯(lián)合運(yùn)動加工接受腔陽模。
2加工刀位點算法刀位點（ cutter location point簡稱CL）一般指刀具軸線與刀具表面的交點，多軸加工還要給出刀軸矢量。球頭刀的刀位點是刀具的球心。
由計算機(jī)輔助假肢接受腔設(shè)計系統(tǒng)（ CASD ）導(dǎo)出的假肢接受腔三維模型，采用了STL （ Stereolithog raphy）文件格式，以方便快速成型制造系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，這種格式是利用若干三角形平面的集合來逼近空間三維模型的輪廓面進(jìn)行描述的。
為了加工接受腔，沈陽第一機(jī)床廠須從三角面片生成的模型中得到數(shù)控加工時所需的模型數(shù)據(jù)點，用直線或圓弧段逼近零件輪廓曲線。根據(jù)模型長度L和間距d將接受腔模型分為N個截面，每個截面按3 6均勻分為100個數(shù)據(jù)點。間距d是以殘留高度計算相鄰曲線得到的，而通過計算射線與接受腔CAD模型中三角面片的交點獲得接受腔模型數(shù)據(jù)點。
由于數(shù)控加工銑床要求刀具軌跡為螺旋型，首先將相鄰截面之間再分為100等份，用直線插值算法計算相對應(yīng)的100個半徑值，這樣，原來每個截面上的100個半徑值被轉(zhuǎn)換成相鄰截面間的100個半徑值。算法如下：設(shè)P（ r i， j， z i， j）和P（ r i+ 1， j， z i+ 1， j）分別為第i截面和第i+ 1截面上第j個數(shù)據(jù)點，則通過插值得到的點P （ r i， j， z i， j）坐標(biāo)的表達(dá)式為：z i， j = z i， j + （ j /n） d（ 1）r i， j = （ （ n- j） /n） r i， j + （ j /n ） r i+ 1， j（ 2）式中： i= 0， 1， 2，，N - 2； j= 0， 1， 2，， n- 1由于最后一截面無法向后插值，因此仍用原來的數(shù)據(jù)。
2 1直接法
直接法是指直接采用上述所求的螺旋數(shù)據(jù)點作為加工刀觸點，刀位點半徑值為刀觸點半徑值加上刀具半徑。這時對刀點是球頭刀的刀尖。但是采用這種方式加工接受腔陽模，可能出現(xiàn)過切現(xiàn)象。例如以加工正方形為例。
本文為了驗證算法的正確性，采用自主設(shè)計的假肢接受腔陽模的專用設(shè)備加工一個邊長為148 5mm的正方形，得到的正方形中間高、兩邊低。經(jīng)過測量，沈陽第一機(jī)床廠中間的尺寸正確，兩邊的尺寸少了1mm左右。
這種現(xiàn)象與算法分析的情況相符。下面提出了防止過切的一種方法退刀法。
2 2退刀法退刀法的主要處理過程是對每一個刀位點，檢查刀具是否與曲面的數(shù)據(jù)點發(fā)生干涉，若產(chǎn)生干涉，就沿刀軸方向退刀來消除干涉。具體算法如下：
對每一個刀位點所對應(yīng)的刀頭，其投影到接受腔曲面上所覆蓋的區(qū)域如所示，因為處在覆蓋區(qū)域內(nèi)豎直方向的線上被覆蓋點的個數(shù)不同，為了簡化計算，統(tǒng)一從這些線上均取一定的點數(shù)，這樣雖然增加了要檢測的點的個數(shù)，但是避免了計算每條豎直線上處在被覆蓋區(qū)域的點的位置和個數(shù)，減少了計算的復(fù)雜度。
計算所選區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)點到初始刀位點的距離l，沈陽第一機(jī)床廠刀具（中國齒輪刀具發(fā)展趨勢）半徑為R，如果l< R，則說明銑刀與零件產(chǎn)生干涉，有過切現(xiàn)象。因此刀位點沿其徑向外移，移至使其距接受腔數(shù)據(jù)點的距離為R.
這樣對我們所選區(qū)域的每個點都重復(fù)上面的操作，當(dāng)銑刀投影區(qū)內(nèi)所有的數(shù)據(jù)點到球頭刀的距離都大于等于R，就確定了數(shù)據(jù)點所對應(yīng)的刀位點，用同樣的方法就可計算出所有接受腔數(shù)據(jù)點所對應(yīng)的刀位點。
經(jīng)過上述方法計算的刀位點，盡管避免了過切，沈陽第一機(jī)床廠但是有些尺寸加工不到位，會出現(xiàn)實際模型比原始模型某些尺寸要大的現(xiàn)象。
加工出的正方形中間低，兩邊高，經(jīng)過測量，中間的尺寸正確，兩邊的尺寸比中間的尺寸大1 4mm.這種現(xiàn)象與算法分析的情況相符。
2 3矢量法矢量法就是始終用刀具的切點加工模型的表面。此時對刀點是球頭刀的球心。
利用矢量法求刀位點算法如下，令刀軸向量為（ 0， 0，1）， n（ n x， n y， n z）為加工曲面的單位法向量，加工曲面的接觸點P（x p， y p， z p），則刀位點r 0為：r 0 = r p + R n（ 3）經(jīng)過試驗驗證，正方形的加工誤差在0 02 0 03mm，能夠滿足接受腔加工精度要求。
接受腔陽模加工算法的步驟如下：（ 1）求直線與接受腔模型（ STL）三角面片的交點，得到原始刀觸點。
�。� 2）用直線插值法求出螺旋數(shù)據(jù)點的坐標(biāo)值以及該點的方向向量。
�。� 3）通過公式（ 3）求出球頭刀球心的坐標(biāo)，即刀位點的坐標(biāo)。
3結(jié)束語本文針對假肢接受腔陽模加工刀位點的不同算法，進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并在自主設(shè)計的專用機(jī)床上進(jìn)行了試切，對試驗結(jié)果分析驗證。沈陽第一機(jī)床廠得出采用矢量法計算接受腔陽模的加工刀位點，大大提高了接受腔陽模的加工精度。 | | | | [返回] [打印] |
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