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针对目前组合曲面加工刀具路径后置处理时只输出直线段的缺点,提出一种基于约束优化与曲线特征识别的刀具路径优化技术。建立了相邻曲线段之间满足一阶连续条件的约束优化模型,并采用惩罚函数法将约束优化模型转化为非约束优化问题进行求解。采用建立的优化模型对刀位点数据进行特征识别,根据识别结果将刀位点用直线和圆弧进行拟合,使逼近误差小于给定的加工误差,并保证输出的刀具路径行满足一阶连续条件。结果表明:应用该方法对刀具路径进行优化处理,缩短了程序代码的长度;整体一阶连续的刀具路径,使机床进给系统的运动过程更加平稳。
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2011
年
10
月
第
30
卷第
10
期
机械科学与技术
Oc
tober
2011
Vo
l.
30
No.
10
Mechanical
Sc
ience
and
Technology
for
Aerospace
Engineering
组合曲面三坐标加工刀具路径后处理优化技术
吴福忠
氧、
(绍兴文理学院工学院.绍兴
312000)
吴福忠
摘
要:针对目前组合曲面加工刀具路径后置处理时只输出直线段的缺点,提出一种基于约束优化与曲
线特征识别的刀具路径优化技术。建立了相邻曲线段之间满足一阶连续条件的约束优化模型,并采用惩
罚函数法将约束优化,模型转化为非约束优化问题进行求解。采用建立的优化模型对刀位点数据进行特
征识别,根据识别结果将刀位点用直线和圆孤进行拟合,使逼近误差小于给定的加工误差,并保证输出的
刀具路径行满足一阶连续条件。结果表明:应用该方法对刀具路径进行优化处理,缩短了程序代码的长
度;整体一阶连续的刀具路径,使机扉进给系统的遗勃过程更加平稳。
·
关键词:组合曲面;数控加工;后直处理;优化
申固分类号:TP3
9
1.
73
文献标识码
:A
文章编号
:1
∞
3-8728(2011)
10-1761
-0
5
Tool Path Post-processing Optimization for 3-axis
Compound Surface Machining
Wu Fuzhong
(Sc
h
∞
1
of
Engineering
,
Shωxing
University
,
Sh
田
xing
312
创)())
Abstract:
Now
the
t
∞
1
path of compound surlace
NC
machining is generally exported in the
form
of line segments.
50
幽
to
obtain fairing
t
∞,
1
pa
由
and
short program
,
an optimization method based on constrained optimization and
featu
陀
identification
is presented
in
由
is
paper. First of all
,
a constrained
optimi
回
lion
model
,
which is subject
to
配
tangent
condition between adjacent curve
segmen
钮,
is constructed. And it is solved in use of disciplinal func-
tion method.
Th
en
由
e
type
of curve segment is identified
by
也
e
pre
配
nt
m
阪
le
l.
According
to
identifying results
,
the cutter
1
侃
ation
points are fitted with lines or arcs.
Th
us the
fi
时-o
rder
continuous
t
∞,
1
pa
血
rows
缸
.e
acquired
,
and their approximation error is less
than
出
e
specified machining error.
Th
e results
indicate
由
at
the length of p
ro-
gram code can be shortened greatly. Furthermore
,
the movement state of machine tool feed system is
sm
∞
ther
when
moving along first-order continuous path.
Key
words:
compound surface;
NC
machining; post-processing; optimization
目前,自由形式曲面在产品设计中得到了广泛
应用。相应地,与自由曲面数控加工有关的问题也
得到了国内外众多研究人员的关注
[1-3)
。在刀具路
径规划方面,目前的研究成果主要集中在以下两个
方面:
1)
研究计算简单、稳定可靠、无干涉产生的刀
具路径生成算法
;2)
解决加工质量与效率之间的矛
收稿日期
:2
朋
-ω-30
基金项目:绍兴市科技计划重点资助项目
(2008
A2
1ω3)
资助
侍者筒介
z
吴福忠
(1975
-),副教授,博士,研究方向为反求工程和
CAD/CAM
,
wuf
皿
h
回唱'7
5@
四
x.edu.cn
盾问题,设计优化的刀具路径生成算法。
在刀具路径优化方面,现有算法大多都将寻优
目标定为最短的路径长度,约束条件定为加工精度。
也就是在满足加工精度的前提下,寻求最短的刀具
路径
[4
-6)
。其实,刀具路径优化应是一个将多目标、
多约束综合考虑的广义优化问题。例如,除了将路
径长度最短定为寻优目标外,还应将程序段数量、刀
具路径光顺性以及进给系统运动平稳性、刀具寿命
长短等问题一并加以分析[明]。
由于当前绝大部分数控系统只能对直线和圆弧
进行插补计算(部分高档系统也能对其它二次曲线
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