中国机械工程第
16
卷第
24
期
2005
年
12
月下半月
型腔边界拐角精加工刀轨生成算法的研究
安鲁陵周来水王玉国周儒荣
南京航空航天大学，南京，
210016
摘要:在识别粗加工余料区域的基础上，从均匀径向切削深度、平滑刀轨路径等方面考虑，
研究并实现了型腔边界拐角处的精加工刀轨生成算法。采用将拐角区域加工分为多个循环进
行渐进切削的策略，可减小径向切深。同时，每一切削循环内切削段和空程刀轨段、各循环之
间均采用圆弧过渡，刀轨路径满足一阶连续，从而可减小切削力的变化幅度和方向突变，提高
加工精度。
关键词:型腔;拐角;切削力;镜削;刀轨;余料
中圈分类号:
TP391
文章编号:
1004-132
X
(2005)24-2188
一
05
Tool
Path
Generation
for
Fine
Milling
of
Pocket
Boundary
Corners
An
Luling
Zhou
Laishui
Wang
Yuguo
Zhou
Rurong
Nanjing
University
of
Aeronautics
and
Astronautics
,
Nanjing
,
210016
Abstract:
On
the
basis
of
residual
areas
after
rough
machining
, a
tool
path
generation
algorithm
for
residual
material
fine
machining
at
the
corners
of
pocket
boundary
was
developed
and
implemented
in
consideration
of
even
radial
cutting
depth
and
smooth
tool
path.
The
corner
machining
procedure
was
divided
into
several
loops
so
that
the
corner
materials
were
removed
progressively.
By
this
meth
od
,
the
radial
cutting
depth
will
be
decreased
,
and
the
tool
path
was
so
designed
that
the
tangential
continuity
was
achieved.
Therefore
the
magnitude
and
change
range
of
cutting
forces
will
be
decreased
and
the
machining
accuracy
of
pockets
will
be
improved.
At
last
,
the
examples
are
given
to
validate
the
algorithm.
Key
words:
pocket;
corner;
cutting
force;
milling;
tool
path;
residual
material
O
引言
在现代飞机结构件、模具等零件中，型腔是一
种常见的结构，通常利用数控镜削方法加工。合
理规划镜削刀轨路径、制定有效的加工工艺路线
是提高型腔加工效率的重要途径。为缩短总的刀
轨路径长度，可优化选择刀具，考虑采用不同尺寸
的刀具组合，先用较大直径的刀具在较短的时间
内切除型腔的绝大部分材料，即粗加工，之后再用
较小直径的刀具去除粗加工后残留部分的材料，
即精加工，以达到最终的形状和尺寸。同时，为保
证型腔加工精度，应注意减小加工引起的振动和
变形，尤其是在规划精加工刀轨时，应避免切削状
态的突变，保证切削力变化平缓，刀轨尽量光滑，
避免刀具的突然变向运动等。
目前有关型腔加工编程技术的文献中，有许
多是针对型腔拐角加工的研究。这是由于在拐角
处，按常规刀轨规划方式会出现径向切削深度和
收稿臼期:
2005-05-30
基金项目
2"
九五"国家重点科技攻关项目
(96-AOI-OI-05)
;
"九五"江苏省重大科技攻关项目
(G98017-3);
江苏省青年科
技基金资助项目<B
Q200004)
;教育部优秀青年教师资助计划资
助项目
•
2188
•
切屑厚度的急剧变化，从而导致切削力方向和大
小的突变，因此，拐角处是影响型腔加工精度的重
点区域。当前该方面的研究主要集中在两个方
面:一是研究拐角切削力及其变化规律
LI]
，研究刀
具的变形和对加工精度的影响阳，以及为保证精
度所采取的补偿等问;二是研究拐角刀轨路径生
成及优化以
-6J
。
本文基于多刀具组合加工方式，研究粗加工
完成后对残留区域材料(简称余料)进行精加工的
刀轨生成算法。这些残留区域大多集中在型腔边
界的拐角处、岛屿与型腔之间、岛屿之间等。本文
研究第一类问题，即型腔边界拐角处的残留区域
加工刀轨生成技术，从均匀径向切深、平滑刀轨路
径等方面进行研究，以图提高型腔的加工精度。
1
粗加工残留区域的求解
型腔镜削加工是一种典型的加工方法，其刀
轨主要可分为两种，即线性刀轨和非线性刀轨。
线性刀轨的主要代表是单向直线刀轨和往复直线
刀轨，这类刀轨的生成较为简便，但单向直线刀轨
路径的
50%
以上为非切削刀轨，加工效率低。往
复直线刀轨与单向直线刀轨相比，提高了有效切
资源评论
