位点在数控中的使用-沈阳机床配件|沈阳第一机床厂机床设备有限公司

1接受腔阳模加工原理假肢接受腔是一个复杂的不规则的异型曲线和曲面所组成的自由型闭合曲面体，沈阳第一机床厂其外形轮廓不能由初等解析曲面构成，所以不能建立一个数学模型来描述。对这种复杂空间曲面的加工，往往采用多轴联动的方式，利用球头刀对其进行铣削加工。沈阳第一机床厂本文采用了三轴联动的方式，即工件转动、刀具横向和纵向联合运动加工接受腔阳模。
　　2加工刀位点算法刀位点（ cutter location point简称CL）一般指刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工还要给出刀轴矢量。球头刀的刀位点是刀具的球心。
　　由计算机辅助假肢接受腔设计系统（ CASD ）导出的假肢接受腔三维模型，采用了STL （ Stereolithog raphy）文件格式，以方便快速成型制造系统之间的数据交换，这种格式是利用若干三角形平面的集合来逼近空间三维模型的轮廓面进行描述的。
　　为了加工接受腔，沈阳第一机床厂须从三角面片生成的模型中得到数控加工时所需的模型数据点，用直线或圆弧段逼近零件轮廓曲线。根据模型长度L和间距d将接受腔模型分为N个截面，每个截面按3 6均匀分为100个数据点。间距d是以残留高度计算相邻曲线得到的，而通过计算射线与接受腔CAD模型中三角面片的交点获得接受腔模型数据点。
　　由于数控加工铣床要求刀具轨迹为螺旋型，首先将相邻截面之间再分为100等份，用直线插值算法计算相对应的100个半径值，这样，原来每个截面上的100个半径值被转换成相邻截面间的100个半径值。算法如下：设P（ r i， j， z i， j）和P（ r i+ 1， j， z i+ 1， j）分别为第i截面和第i+ 1截面上第j个数据点，则通过插值得到的点P （ r i， j， z i， j）坐标的表达式为：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由于最后一截面无法向后插值，因此仍用原来的数据。
　　2 1直接法
　　直接法是指直接采用上述所求的螺旋数据点作为加工刀触点，刀位点半径值为刀触点半径值加上刀具半径。这时对刀点是球头刀的刀尖。但是采用这种方式加工接受腔阳模，可能出现过切现象。例如以加工正方形为例。
　　本文为了验证算法的正确性，采用自主设计的假肢接受腔阳模的专用设备加工一个边长为148 5mm的正方形，得到的正方形中间高、两边低。经过测量，沈阳第一机床厂中间的尺寸正确，两边的尺寸少了1mm左右。
　　这种现象与算法分析的情况相符。下面提出了防止过切的一种方法退刀法。
　　2 2退刀法退刀法的主要处理过程是对每一个刀位点，检查刀具是否与曲面的数据点发生干涉，若产生干涉，就沿刀轴方向退刀来消除干涉。具体算法如下：
　　对每一个刀位点所对应的刀头，其投影到接受腔曲面上所覆盖的区域如所示，因为处在覆盖区域内竖直方向的线上被覆盖点的个数不同，为了简化计算，统一从这些线上均取一定的点数，这样虽然增加了要检测的点的个数，但是避免了计算每条竖直线上处在被覆盖区域的点的位置和个数，减少了计算的复杂度。
　　计算所选区域内的数据点到初始刀位点的距离l，沈阳第一机床厂刀具（中国齿轮刀具发展趋势）半径为R，如果l< R，则说明铣刀与零件产生干涉，有过切现象。因此刀位点沿其径向外移，移至使其距接受腔数据点的距离为R.
　　这样对我们所选区域的每个点都重复上面的操作，当铣刀投影区内所有的数据点到球头刀的距离都大于等于R，就确定了数据点所对应的刀位点，用同样的方法就可计算出所有接受腔数据点所对应的刀位点。
　　经过上述方法计算的刀位点，尽管避免了过切，沈阳第一机床厂但是有些尺寸加工不到位，会出现实际模型比原始模型某些尺寸要大的现象。
　　加工出的正方形中间低，两边高，经过测量，中间的尺寸正确，两边的尺寸比中间的尺寸大1 4mm.这种现象与算法分析的情况相符。
　　2 3矢量法矢量法就是始终用刀具的切点加工模型的表面。此时对刀点是球头刀的球心。
　　利用矢量法求刀位点算法如下，令刀轴向量为（ 0， 0，1）， n（ n x， n y， n z）为加工曲面的单位法向量，加工曲面的接触点P（x p， y p， z p），则刀位点r 0为：r 0 = r p + R n（ 3）经过试验验证，正方形的加工误差在0 02 0 03mm，能够满足接受腔加工精度要求。
　　接受腔阳模加工算法的步骤如下：（ 1）求直线与接受腔模型（ STL）三角面片的交点，得到原始刀触点。
　　（ 2）用直线插值法求出螺旋数据点的坐标值以及该点的方向向量。
　　（ 3）通过公式（ 3）求出球头刀球心的坐标，即刀位点的坐标。
　　3结束语本文针对假肢接受腔阳模加工刀位点的不同算法，进行了详细的阐述，并在自主设计的专用机床上进行了试切，对试验结果分析验证。沈阳第一机床厂得出采用矢量法计算接受腔阳模的加工刀位点，大大提高了接受腔阳模的加工精度。

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