数控加工自由曲面时刀具干涉的判别

发布日期:[08-04-25 21:23:25] 浏览人次:[]

有刀具干涉现象发生时,对于刀具底面干涉,可更换较小尺寸的刀具;对于刀具侧面干涉,则需调整刀轴与曲面法向矢量的夹角大小以消除干涉,该角度值可采用遗传算法确定,具体方法可蔡锦达、李郝林所著《基于生物遗传学的机器人位姿控制方法》(发表与《应用科学学报》1999年第2期)中确定机器人位姿控制参数的计算方法。

图3 多值自由曲面及其刀具干涉判别

4、多值自由曲面的处理

图3所示曲面形状是引起刀具侧面干涉的主要原因,这种曲面对应于相同的x、y 坐标将出现两个以上的z 坐标值。对于这种自由曲面的描述,需对模糊规则(2)进行修正,即可能出现以下多层规则表达方式:
第一层:IF x is A2 and y is B1 THEN z is C2
第二层:IF x is A2 and y is B1 THEN z is C4
为正确产生这种多层规则,需对规则的学习算法进行修正,即在式(4)的计算中,将满足µk(x,y)≥0.5的(x,y,z)数据集根据z 坐标的大小(可根据曲面具体情况确定一个阈值e,当|z1-z2|≥e时,说明z1与z2不属于同一层)区分为若干个子集,利用每个子集的数据分别进行式(4)的计算。此时,每个子集将对应一个规则,将z 坐标最小的规则作为第一层规则,其余则按z 坐标值的大小排序,依次作为第二、第三层规则。
对于以多层规则描述的曲面,其刀具干涉的判别算法也应作相应修正,如对于图3所示的三层规则,刀具干涉判别规则为:①刀具特征点位于第一层下面。或者②刀具特征点位于第二层之上,且位于第三层之下。

图4 算例结果

5、 算例

为检验本方法的有效性,利用AutoCAD分别设计了一个直纹面和一个孔斯曲面,并将图形信息转换为数据交换文件(*.DXF文件),然后通过VisualC++调用该曲面数据文件,根据上述方法判别曲面干涉情况,最后用脚本文件(*.SCR文件)将计算结果在AutoCAD中显示出来,如图4所示,图中黑色区域为刀具发生干涉的区域。由此可见,本文提出的方法可有效应用于自由曲面数控加工的刀具干涉判别。

6、结论

本文提出的刀具干涉判别方法适用于不同刀具类型,并可同时对刀具底面干涉和刀具侧面干涉进行判别,为解决数控加工中的刀具干涉问题提供了新方法,其主要应用步骤为:

  1. 根据各类自由曲面的描述模型,生成一个自由曲面数据集(xi,yi,zi)(i=1,2,…,n);
  2. 按照本文第2节所述方法,建立一组描述自由曲面的模糊规则(2);
  3. 按照本文第3节给出的刀具干涉判别算法,对刀具干涉情况进行判别和处理。
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本文关键字:数控  加工  自由曲面  刀具干涉
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