数控车削加工刀具干涉处理的算法研究（二）

pemon1174

当零件轮廓为第Ⅲ象限时，切削时刀具无干涉。
  E! N! @% p# F+ R6 Y% \0 C零件轮廓为第Ⅳ象限时，切削加工视刀具角度的不同有可能产生严重的干涉。如图3(b)，过圆弧的起点作角度为α的直线L，求直线与圆弧的交点，如交点存在，交点左侧切削无干涉，而右侧切削有干涉。将圆弧在交点处截断，将右侧的圆弧转化为角度α的直线L。如交点不在该圆弧上，则将圆弧转化为角度为α的直线L，同时过圆弧终点作垂直辅助线，如图3(c)。其残留部分的处理同上所述通过反向切削时切除。
3 算法实现
6 K+ h# j6 m2 F; z( @根据上述的算法原理，通过对零件图特征的分析，在算法实现的程序设计中对刀具干涉的处理，可分为如下三种情况：
·直线与直线相连接；
3 _9 v7 a( I2 t& J# O) `" ]; |·直线与圆弧相连接；
·圆弧。
1）直线与直线相连接的处理．如切削直线时存在刀具干涉，如图4(a),则将该直线用角度为α的直线L代替，同时求该直线与后续直线的交点．如有交点，则在交点处将直线截断，交点的右部分直线转化为角度为α的直线．如无交点或交点不在直线上，则下一直线也转化为角度α的直线．其终点的z坐标为该线段的z坐标，同时增加垂直辅助线，如图4(b)。
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5 S. P  o" ~/ ?/ \% V$ E& [- g3 }2）当直线接第Ⅰ象限圆弧时，刀具切削圆弧时无干涉，但如切削直线有干涉存在，将直线转化为角度为α的直线L如图5(a)。则圆弧的起点被修改为直线L与该圆弧的交点。如无交点则表明该段圆弧位于该直线下，此时将该圆弧也转化为角度为α的直线，其终点z坐标为该圆弧的终点的z坐标。如图5(b)所示(从结构工艺性考虑，设计时应避免这种结构)。
  ~6 D! ~: A+ s( z; G3）当直线接第Ⅱ象限圆弧时，此时刀具切削直线和圆弧都有可能干涉。如刀具切削直线有干涉存在，其处理算法同本段第1节所述。如与直线相接的后续圆弧也存在刀具干涉，则将该圆弧转化为角度为α的直线，其处理的算法同本段第2节所述。
4）当直线接第Ⅲ象限圆弧时，刀具切削圆弧时无干涉，但如切削直线有干涉存在，其处理算法同本段第2节所述。
0 F/ a) C0 t% Z5）当直线接第Ⅳ象限圆弧时，此时刀具切削直线有可能干涉。切削圆弧也有可能干涉。如该直线加工时有干涉，其处理的算法同切削直线时的算法。对圆弧切削时的干涉处理，其算法同上述圆弧切削的算法。
4 L, }# G$ V1 S( {6）算法框图
7 y& X& z5 m' U2 \; j, F& p（1）当直线接第Ⅱ象限圆弧时，此时刀具切削直线和圆弧都有可能干涉。如刀具切削直线有干涉存在，其处理算法同本段第1节所述。如与直线相接的后续圆弧也存在刀具干涉，则将该圆弧转化为角度为α的直线，其处理的算法同本段第2节所述。
  D7 Y% y, ]3 n（2）当直线接第Ⅲ象限圆弧时，刀具切削圆弧时无干涉，但如切削直线有干涉存在，其处理算法同本段第2节所述。
& _3 z% X0 i/ O1 j- X( x（3）当直线接第Ⅳ象限圆弧时，此时刀具切削直线有可能干涉。切削圆弧也有可能干涉。如该直线加工时有干涉，其处理的算法同切削直线时的算法。对圆弧切削时的干涉处理，其算法同上述圆弧切削的算法。
（4）算法框图
　　

$ d+ Y) C! V- T3 _) S: |　　
3 A9 Q* l/ v; R: N图6
4 结语
1）本算法稳定，可靠。能应用于数控车削加工的自动编程系统。
2）根据本文所述的算法，在加工某些形状的零件时，必要时需经过反复多次的正反向切削才能完成，但由于切削加工一般有粗加工和精加工，因此对于因刀具角度而产生的欠切削残留的较小余量，可暂不考虑，在精加工或半精加工时处理。精加工时因刀具切削条件的改善，产生刀具干涉的几率相对要小得多。
' c$ z* p$ W1 Z; z( K3）在进行反向切削时，刀具的起刀点处有可能产生干涉，此时应考虑因刀头尺寸较大而产生干涉。
4）本文所讨论的算法与毛坯轮廓形状无关，适用于各种形状的毛坯。
文章关键词： 数控车削加工刀具