Ajustes de interferencia para herramientas de fresado de 5 ejes
Con el aumento del diseño de superficies complejas de piezas en la industria moderna, el mecanizado de 5 ejes representará una proporción cada vez mayor del mecanizado CNC. Dado que el mecanizado CNC de 5 ejes agrega dos grados de libertad de rotación, aumenta la dificultad del cálculo de simulación de movimiento del mecanizado CNC y la verificación de interferencia de herramientas, especialmente cuando se mecanizan piezas con formas extremadamente complejas. Por lo tanto, con el fin de garantizar la alta eficiencia y fresado de alta calidad en cinco ejes máquinas herramienta CNC, el desarrollo de la generación de trayectorias de herramientas de mecanizado de cinco ejes y el software de detección de interferencias se convertirá en un problema importante para los investigadores.
propuesto un método de proyección característica adecuada para cinco ejes de procesamiento de interferencia herramienta de mecanizado CNC, es decir, la superficie mecanizada se discretiza en una serie de puntos de característica superficie. Si la interferencia se produce herramienta puede ser juzgado por si el punto de característica entra en el interior de la superficie de la herramienta. Al mismo tiempo, la superficie curva mecanizada y la superficie de la herramienta se proyectan en un plano específico, y solo los puntos de detección de características en el área de la superficie curva, incluidos los gráficos de proyección de la herramienta, se someten a inspección de interferencia, lo que mejora la eficiencia de la detección de interferencias.
1. Método de verificación de interferencias
Sistema de coordenadas y transformación de coordenadas
Como se muestra en la Figura 1, el sistema de coordenadas local L del mecanizado NC de la herramienta circular de 5 ejes se representa como eje XL, eje YL y eje ZL. El eje YL siempre apunta a la dirección de corte f del contacto de la herramienta (punto CC para abreviar) OL, y el eje ZL apunta a la dirección normal fuera de la superficie n. El eje XL está determinado por la regla de la mano derecha del eje YL y el eje ZL. La herramienta generalmente gira alrededor del eje XL desde el eje ZL al eje YL en un ángulo de avance (ángulo de talón) ay gira alrededor del eje ZL uno por un ángulo de deslizamiento b. Además, el sistema de coordenadas de la herramienta T (XT, YT, ZT) también se puede definir en el punto de ubicación de la herramienta (punto CL para abreviar) OT. El eje YT apunta a la dirección de la línea que conecta el punto CL y el punto CC, el eje ZT es la dirección del vector del eje de la herramienta y el eje XT es la dirección determinada por la regla de la mano derecha del eje YT y el eje ZT . El origen de las coordenadas está en el punto central de la herramienta (es decir, el punto CL) OT.
Para simplificar la comprobación de interferencias, la superficie de la herramienta con una forma relativamente regular se utiliza como referencia para la comprobación de interferencias. La superficie procesada se discretiza para expresar la forma de la superficie en forma de un conjunto de puntos característicos. Los datos originales de estos puntos característicos se expresan en el sistema de coordenadas mundial W, por lo que los datos del punto característico deben transformarse primero del sistema de coordenadas mundial W (OW-XW, YW, ZW) al sistema de coordenadas local L (OL-XL , YL, ZL)). Luego se transforma del sistema de coordenadas local L al sistema de coordenadas de la herramienta T (OT-XT, YT, ZT).
Método de verificación de interferencias
Si se han seleccionado la herramienta y el cabezal de potencia, se conoce el tamaño del sistema de herramientas (herramienta y cabezal de potencia). Si el sistema de herramientas interfiere con la superficie mecanizada se puede determinar juzgando si el punto de característica P entra en la superficie de la herramienta. Como se muestra en la Figura 2, es la relación posicional entre el sistema de herramienta y la superficie mecanizada cuando se procesa la cuchilla de anillo. En el sistema de coordenadas de la herramienta, deje que la coordenada del punto característico P sea PI (Xpt, Ypt, Zpt). De acuerdo con las diferentes partes de combinación del sistema de herramientas, el valor de coordenadas Zpt del punto característico P se divide en 4 secciones para juicio. Los detalles son los siguientes:
Cuando el punto de característica P está dentro del rango de u1, no ocurrirá interferencia.
Cuando el punto característico P está en el rango de u2, hay dos situaciones, el toro se divide en dos partes: la parte cilíndrica pequeña P1 y la parte circular del anillo P2. Cuando el punto característico está involucrado en la pieza cilíndrica P1, se produce una interferencia de herramienta, es decir,
Donde R representa el radio de la herramienta y R1 representa el radio del anillo de la herramienta circular.
Cuando el punto característico está involucrado en la parte del anillo P2, también se produce la interferencia de la herramienta, que se satisface
escribir
Si el punto de característica P no ingresa a las partes P1 y P2, no ocurrirá interferencia de herramienta.
Cuando el punto característico P está en el rango u3, cuando la distancia entre el punto característico P y el eje ZT es menor que el radio de la herramienta, se produce la interferencia de la herramienta, es decir, se cumple
De lo contrario, no se producirá ninguna interferencia con la herramienta.
Cuando el punto de característica P está en el rango de u4, la situación es la misma que la de 3, simplemente cambie el radio R de la herramienta en la fórmula (3) al radio d / 2 del cabezal de potencia para juzgar.
Los puntos característicos de la superficie curva que interfieren con el sistema de herramientas se denominan puntos de interferencia. Detecte todos los puntos de interferencia de acuerdo con el método anterior y calcule la cantidad de interferencia en la dirección radial de cada punto de interferencia, y luego use un método apropiado para eliminar la interferencia.
Método de proyección de características para la inspección de interferencias
Proyecte el sistema de herramientas y los puntos característicos de la superficie curva en un plano bidimensional (plano de proyección) y divida la superficie mecanizada en una serie de cuadrados tomando una distancia razonable en el plano de proyección bidimensional. Como se muestra en la Figura 3, cuando el cuadrado está completamente cubierto por el contorno del sistema de herramientas proyectadas, se registra como un cuadrado completo. Los puntos de características de la superficie en esta área pueden interferir con el sistema de herramientas;
Cuando el cuadrado no se cruza en absoluto con el contorno del sistema de herramientas proyectado, se registra como no cuadrado y es imposible interferir con el sistema de herramientas;
Cuando la parte cuadrada está cubierta por el contorno del sistema de herramientas proyectadas, se registra como un cuadrado parcial. Para reducir aún más el número de inspección de puntos característicos, se realiza un proceso de segmentación de cuatro árboles en parte de los cuadrados, se eliminan los no cuadrados y los puntos característicos que pueden interferir entre sí se reeditan en el orden de regiones y luego se realizan la transformación de coordenadas y la inspección de interferencia.
2. Método de eliminación de interferencias:
Eje de herramienta giratorio
En un punto de ubicación de la herramienta, hay m puntos de características de superficie que interfieren con el sistema de la herramienta. Teniendo en cuenta la situación de interferencia de m puntos de interferencia de manera integral, se puede encontrar una dirección óptima para eliminar la interferencia para eliminar la interferencia de la herramienta de manera más efectiva. Por esta razón, se introduce un nuevo concepto de "plano de cancelación de interferencia". Proyecte los vectores normales de superficie en m puntos de interferencia en el plano XTYT del sistema de coordenadas de la herramienta T. Suponga que la proyección del vector normal de superficie en el punto de interferencia en el plano XTYT es nxyi (i = 1, 2, ..., m), y el componente de interferencia del punto de interferencia en el plano XTYT es Dt (i = 1 , 2, ..., m). Como se muestra en la Figura 4, el vector de cancelación de interferencia I puede obtenerse mediante
Después de calcular el vector de cancelación de interferencia I (Sx, Sy, Sz) a partir de la fórmula (4), el vector de cancelación de interferencia I y el eje ZT forman el plano de cancelación de interferencia. Sean K. el vector de producto cruzado del eje ZT y el vector de eliminación I. En un plano paralelo al "plano de eliminación de interferencias", el ángulo de eliminación de interferencias d que calcula cuánto se inclina la herramienta alrededor del eje K I puede simplemente eliminar la interferencia de la herramienta. Como se muestra en la Figura 5. Suponiendo que el punto de interferencia Pi (i = 1, 2, ..., m) está excluido de la superficie del sistema de herramientas, el ángulo mínimo requerido es di (i = 1, 2, ..., m). Entonces el ángulo de cancelación de interferencia d es el valor máximo de todos los ángulos di
Para excluir el punto de interferencia Pi del sistema de herramientas, el punto de interferencia Pi es fijo y el sistema de herramientas gira alrededor del eje K en la dirección I. Es equivalente al ángulo de giro di del punto de interferencia Pi con respecto al sistema de herramientas y al sistema de coordenadas de la herramienta en el plano del plano de eliminación de interferencias paralelo IOTZT. Toma el cuchillo anillo como un ejemplo para analizar.
Como se muestra en la Figura 5, el eje de rotación del sistema de herramienta pasa por el punto central O1 del arco de intersección del plano de eliminación IOTZT y la superficie toroidal de la herramienta durante el procesamiento de la herramienta de anillo, y es paralelo al vector K, pasando a través del punto de interferencia Pi, y paralelo al plano de eliminación IOTZT. Como plano de sección, la línea de intersección entre el plano de sección y el toroide de la herramienta es una curva cuártica y la línea de intersección con la superficie cilíndrica son dos líneas rectas. Hay dos situaciones en las que gira el eje de la cuchilla circular. Cuando el punto de interferencia Pi cae en el cilindro de la cuchilla circular, el ángulo de rotación di es ∠PiOPi '(Figura 5a), y la fórmula de cálculo es
Y el ángulo d1 se calcula de la siguiente manera
En ese momento, el punto Pi se cruza con la línea de sección de la superficie cilíndrica durante la rotación, y la fórmula de cálculo para d2 es
Cuando el punto Pi no se cruza con la línea de la sección cilíndrica durante la rotación, el punto Pi 'puede cruzarse con la curva cuártica de la sección del toroide o la línea de la sección del plano inferior del cortador. El cálculo del ángulo d2 es más complicado cuando se cruza con la curva cuártica de la sección circular. Para simplificar el cálculo, el ángulo de rotación se trata de forma conservadora. En este momento, el ángulo calculado d2 es mayor que el ángulo real, pero no tiene ningún efecto sobre el procesamiento de interferencia de la herramienta. Los puntos de procesamiento conservadores Pi 'se rotan todos para intersecar el plano inferior de la herramienta, y el ángulo d2 es igual a
Como se muestra en la Figura 5 (b), cuando el punto de interferencia Pi cae dentro del anillo de cuchilla circular, el ángulo de rotación también se trata de manera conservadora. Los puntos Pi 'se rotan todos para intersecar el plano inferior de la herramienta, el ángulo de rotación di es ∠PiOPi' y la fórmula de cálculo es la misma que la ecuación (6), donde los ángulos d1 y d2 se calculan de la siguiente manera
Cuando el denominador en la fórmula (11) es más pequeño que el numerador, el punto Pi 'no puede intersecar el plano inferior de la herramienta durante la rotación. En este momento, la interferencia no se puede eliminar girando el eje de la herramienta, pero la posibilidad de esta situación es extremadamente pequeña.
El mismo principio puede manejar los puntos de interferencia en el cilindro del cabezal de potencia.
Aunque el sistema de herramientas puede eliminar los puntos de interferencia al girar d en la dirección de I, el sistema de herramientas puede interferir con otros puntos de características de la superficie durante la rotación. Por lo tanto, después de girar el sistema de herramienta, se debe calcular un nuevo vector de eje de herramienta y se debe restablecer un nuevo sistema de coordenadas de herramienta. Luego verifique la interferencia con la superficie curva. Cuando el fenómeno de interferencia no se puede eliminar girando el eje de la herramienta, se utiliza el método de elevación de la herramienta a lo largo del eje de la herramienta para eliminarlo.
Método de elevación de cuchillo
Cuando se utiliza el método de levantar la herramienta a lo largo del eje de la herramienta para eliminar la interferencia, se debe calcular la cantidad de elevación de la herramienta a lo largo de la dirección ZT. Para m puntos de interferencia Pi (i = 1, 2, ..., m). Calcule la elevación de la herramienta Dzi (i = 1, 2, ..., m) excluida de cada punto de interferencia, y también tome la mayor cantidad como la elevación de la herramienta Dz.
Como se muestra en la Figura 6. Cuando se utiliza una cuchilla de anillo para el mecanizado CNC, hay dos formas de calcular la elevación de la herramienta. Cuando el punto de interferencia Pi cae en el cilindro de la herramienta S1 con un radio de (R-R1), la herramienta se eleva y el punto de interferencia finalmente se cruza con el plano inferior de la herramienta. La cantidad de elevación se calcula como
Cuando el punto de interferencia Pi cae dentro del cuerpo del anillo S2 con una diferencia de radio de R1, el punto de interferencia se cruza con la superficie del arco de la hoja cuando se levanta la herramienta, y la cantidad de elevación es:
(1) Determine el punto CC de la superficie curva, el vector normal ny el vector de paso de la herramienta f, calcule el punto CL de la herramienta, establezca el sistema de coordenadas correspondiente y calcule el vector del eje de la herramienta inicial Ti (i = 1, 2, ..., n);
(2) Para un punto de ubicación de herramienta, seleccione un plano específico y proyecte el sistema de herramienta y la superficie de mecanizado en el plano;
(3) La superficie de procesamiento se divide en una red en el plano de proyección para obtener una serie de regiones cuadradas. Utilice la etiqueta Etiqueta para indicar la naturaleza del cuadrado.Cuando Etiqueta = 1, es un cuadrado completo y acepte; Cuando Tag = 2, no es cuadrado y se descarta; Cuando Tag = 3, es un cuadrado parcial y se requiere una división de cuatro árboles para descartar los no cuadrados;
(4) Organizar los puntos de características de la superficie en el cuadrado completo y parte del área del cuadrado obtenida después de la segmentación en el orden del área, reprogramarlos en un archivo de detección y realizar la transformación de coordenadas de estos puntos de características Pi del sistema de coordenadas mundial W al sistema de coordenadas de la herramienta T;
(5) En el sistema de coordenadas de la herramienta T, divida el valor de las coordenadas del punto característico Pi (xipp, yip, zipp) en segmentos para determinar si el punto cae dentro de la superficie del sistema de la herramienta. Si cae, se produce interferencia, vaya al siguiente paso; Si no se produce ninguna interferencia, pase al 10;
(6) Es necesario levantar la cuchilla para eliminar la interferencia, girar 9; En otros casos, utilice el método del eje de la herramienta giratoria para eliminar la interferencia, vaya al paso siguiente;
(7) Determine el plano de eliminación de interferencia y calcule el ángulo de rotación di para eliminar la interferencia;
(8) Calcule el nuevo vector de eje de herramienta Ti ', determine la nueva coordenada de herramienta T', repita los pasos 4 y 5 para determinar si el método de eje de herramienta giratorio puede eliminar la interferencia. Si se puede eliminar, pase al 10; Si no se puede eliminar, vaya al siguiente paso;
(9) La cantidad de elevación de la herramienta Dzi en la dirección del eje de la herramienta, utilice el método de elevación de la herramienta para eliminar la interferencia y registre el número de serie del punto de ubicación de la herramienta para un procesamiento adicional después de mover la herramienta;
(10) Juzgue si es el último punto de ubicación de la herramienta, si no lo es, luego quite un punto de ubicación de la herramienta y transfiéralo a 2;
3. Implementación de algoritmos
Mecanizado CNC de cinco ejes de superficies curvas complejas
El método de procesamiento de interferencias se propone para la situación del mecanizado CNC de fresado final de cinco ejes. Y desde el método de procesamiento de interferencias y la reducción del área de detección, dos aspectos para simplificar el proceso de procesamiento de interferencias. Se propone que la superficie del sistema de herramientas se utilice como estándar de detección y la superficie mecanizada se discretice en un conjunto de puntos de características de la superficie. El problema de la verificación de la interferencia de la herramienta en un espacio tridimensional tan complejo se simplifica a un simple problema de cálculo de plano. Al mismo tiempo, para eliminar la interferencia de la herramienta de manera más eficaz, se determina un plano de eliminación de interferencia de acuerdo con la situación de interferencia. Además, al proyectar el sistema de herramientas y los puntos característicos de la superficie curva en un plano específico y dividir el plano de proyección en una red, eliminar algunas áreas de detección irrelevantes puede acortar en gran medida el tiempo de cálculo. Este método se puede utilizar para tratar la interferencia de roer y la interferencia de colisión en el procesamiento de cuchillos de punta esférica, cuchillos de fondo plano y cuchillos de anillo. El algoritmo es estable y fácil de implementar.
propuesto un método de proyección característica adecuada para cinco ejes de procesamiento de interferencia herramienta de mecanizado CNC, es decir, la superficie mecanizada se discretiza en una serie de puntos de característica superficie. Si la interferencia se produce herramienta puede ser juzgado por si el punto de característica entra en el interior de la superficie de la herramienta. Al mismo tiempo, la superficie curva mecanizada y la superficie de la herramienta se proyectan en un plano específico, y solo los puntos de detección de características en el área de la superficie curva, incluidos los gráficos de proyección de la herramienta, se someten a inspección de interferencia, lo que mejora la eficiencia de la detección de interferencias.
1. Método de verificación de interferencias
Sistema de coordenadas y transformación de coordenadas
Para simplificar la comprobación de interferencias, la superficie de la herramienta con una forma relativamente regular se utiliza como referencia para la comprobación de interferencias. La superficie procesada se discretiza para expresar la forma de la superficie en forma de un conjunto de puntos característicos. Los datos originales de estos puntos característicos se expresan en el sistema de coordenadas mundial W, por lo que los datos del punto característico deben transformarse primero del sistema de coordenadas mundial W (OW-XW, YW, ZW) al sistema de coordenadas local L (OL-XL , YL, ZL)). Luego se transforma del sistema de coordenadas local L al sistema de coordenadas de la herramienta T (OT-XT, YT, ZT).
Método de verificación de interferencias
Si se han seleccionado la herramienta y el cabezal de potencia, se conoce el tamaño del sistema de herramientas (herramienta y cabezal de potencia). Si el sistema de herramientas interfiere con la superficie mecanizada se puede determinar juzgando si el punto de característica P entra en la superficie de la herramienta. Como se muestra en la Figura 2, es la relación posicional entre el sistema de herramienta y la superficie mecanizada cuando se procesa la cuchilla de anillo. En el sistema de coordenadas de la herramienta, deje que la coordenada del punto característico P sea PI (Xpt, Ypt, Zpt). De acuerdo con las diferentes partes de combinación del sistema de herramientas, el valor de coordenadas Zpt del punto característico P se divide en 4 secciones para juicio. Los detalles son los siguientes:
Cuando el punto de característica P está dentro del rango de u1, no ocurrirá interferencia.
Cuando el punto característico P está en el rango de u2, hay dos situaciones, el toro se divide en dos partes: la parte cilíndrica pequeña P1 y la parte circular del anillo P2. Cuando el punto característico está involucrado en la pieza cilíndrica P1, se produce una interferencia de herramienta, es decir,
Donde R representa el radio de la herramienta y R1 representa el radio del anillo de la herramienta circular.
Cuando el punto característico está involucrado en la parte del anillo P2, también se produce la interferencia de la herramienta, que se satisface
Cuando el punto característico P está en el rango u3, cuando la distancia entre el punto característico P y el eje ZT es menor que el radio de la herramienta, se produce la interferencia de la herramienta, es decir, se cumple
De lo contrario, no se producirá ninguna interferencia con la herramienta.
Cuando el punto de característica P está en el rango de u4, la situación es la misma que la de 3, simplemente cambie el radio R de la herramienta en la fórmula (3) al radio d / 2 del cabezal de potencia para juzgar.
Los puntos característicos de la superficie curva que interfieren con el sistema de herramientas se denominan puntos de interferencia. Detecte todos los puntos de interferencia de acuerdo con el método anterior y calcule la cantidad de interferencia en la dirección radial de cada punto de interferencia, y luego use un método apropiado para eliminar la interferencia.
Método de proyección de características para la inspección de interferencias
Proyecte el sistema de herramientas y los puntos característicos de la superficie curva en un plano bidimensional (plano de proyección) y divida la superficie mecanizada en una serie de cuadrados tomando una distancia razonable en el plano de proyección bidimensional. Como se muestra en la Figura 3, cuando el cuadrado está completamente cubierto por el contorno del sistema de herramientas proyectadas, se registra como un cuadrado completo. Los puntos de características de la superficie en esta área pueden interferir con el sistema de herramientas;
Cuando el cuadrado no se cruza en absoluto con el contorno del sistema de herramientas proyectado, se registra como no cuadrado y es imposible interferir con el sistema de herramientas;
Cuando la parte cuadrada está cubierta por el contorno del sistema de herramientas proyectadas, se registra como un cuadrado parcial. Para reducir aún más el número de inspección de puntos característicos, se realiza un proceso de segmentación de cuatro árboles en parte de los cuadrados, se eliminan los no cuadrados y los puntos característicos que pueden interferir entre sí se reeditan en el orden de regiones y luego se realizan la transformación de coordenadas y la inspección de interferencia.
2. Método de eliminación de interferencias:
Eje de herramienta giratorio
En un punto de ubicación de la herramienta, hay m puntos de características de superficie que interfieren con el sistema de la herramienta. Teniendo en cuenta la situación de interferencia de m puntos de interferencia de manera integral, se puede encontrar una dirección óptima para eliminar la interferencia para eliminar la interferencia de la herramienta de manera más efectiva. Por esta razón, se introduce un nuevo concepto de "plano de cancelación de interferencia". Proyecte los vectores normales de superficie en m puntos de interferencia en el plano XTYT del sistema de coordenadas de la herramienta T. Suponga que la proyección del vector normal de superficie en el punto de interferencia en el plano XTYT es nxyi (i = 1, 2, ..., m), y el componente de interferencia del punto de interferencia en el plano XTYT es Dt (i = 1 , 2, ..., m). Como se muestra en la Figura 4, el vector de cancelación de interferencia I puede obtenerse mediante
Después de calcular el vector de cancelación de interferencia I (Sx, Sy, Sz) a partir de la fórmula (4), el vector de cancelación de interferencia I y el eje ZT forman el plano de cancelación de interferencia. Sean K. el vector de producto cruzado del eje ZT y el vector de eliminación I. En un plano paralelo al "plano de eliminación de interferencias", el ángulo de eliminación de interferencias d que calcula cuánto se inclina la herramienta alrededor del eje K I puede simplemente eliminar la interferencia de la herramienta. Como se muestra en la Figura 5. Suponiendo que el punto de interferencia Pi (i = 1, 2, ..., m) está excluido de la superficie del sistema de herramientas, el ángulo mínimo requerido es di (i = 1, 2, ..., m). Entonces el ángulo de cancelación de interferencia d es el valor máximo de todos los ángulos di
Para excluir el punto de interferencia Pi del sistema de herramientas, el punto de interferencia Pi es fijo y el sistema de herramientas gira alrededor del eje K en la dirección I. Es equivalente al ángulo de giro di del punto de interferencia Pi con respecto al sistema de herramientas y al sistema de coordenadas de la herramienta en el plano del plano de eliminación de interferencias paralelo IOTZT. Toma el cuchillo anillo como un ejemplo para analizar.
Como se muestra en la Figura 5, el eje de rotación del sistema de herramienta pasa por el punto central O1 del arco de intersección del plano de eliminación IOTZT y la superficie toroidal de la herramienta durante el procesamiento de la herramienta de anillo, y es paralelo al vector K, pasando a través del punto de interferencia Pi, y paralelo al plano de eliminación IOTZT. Como plano de sección, la línea de intersección entre el plano de sección y el toroide de la herramienta es una curva cuártica y la línea de intersección con la superficie cilíndrica son dos líneas rectas. Hay dos situaciones en las que gira el eje de la cuchilla circular. Cuando el punto de interferencia Pi cae en el cilindro de la cuchilla circular, el ángulo de rotación di es ∠PiOPi '(Figura 5a), y la fórmula de cálculo es
En ese momento, el punto Pi se cruza con la línea de sección de la superficie cilíndrica durante la rotación, y la fórmula de cálculo para d2 es
Cuando el punto Pi no se cruza con la línea de la sección cilíndrica durante la rotación, el punto Pi 'puede cruzarse con la curva cuártica de la sección del toroide o la línea de la sección del plano inferior del cortador. El cálculo del ángulo d2 es más complicado cuando se cruza con la curva cuártica de la sección circular. Para simplificar el cálculo, el ángulo de rotación se trata de forma conservadora. En este momento, el ángulo calculado d2 es mayor que el ángulo real, pero no tiene ningún efecto sobre el procesamiento de interferencia de la herramienta. Los puntos de procesamiento conservadores Pi 'se rotan todos para intersecar el plano inferior de la herramienta, y el ángulo d2 es igual a
Como se muestra en la Figura 5 (b), cuando el punto de interferencia Pi cae dentro del anillo de cuchilla circular, el ángulo de rotación también se trata de manera conservadora. Los puntos Pi 'se rotan todos para intersecar el plano inferior de la herramienta, el ángulo de rotación di es ∠PiOPi' y la fórmula de cálculo es la misma que la ecuación (6), donde los ángulos d1 y d2 se calculan de la siguiente manera
Cuando el denominador en la fórmula (11) es más pequeño que el numerador, el punto Pi 'no puede intersecar el plano inferior de la herramienta durante la rotación. En este momento, la interferencia no se puede eliminar girando el eje de la herramienta, pero la posibilidad de esta situación es extremadamente pequeña.
El mismo principio puede manejar los puntos de interferencia en el cilindro del cabezal de potencia.
Aunque el sistema de herramientas puede eliminar los puntos de interferencia al girar d en la dirección de I, el sistema de herramientas puede interferir con otros puntos de características de la superficie durante la rotación. Por lo tanto, después de girar el sistema de herramienta, se debe calcular un nuevo vector de eje de herramienta y se debe restablecer un nuevo sistema de coordenadas de herramienta. Luego verifique la interferencia con la superficie curva. Cuando el fenómeno de interferencia no se puede eliminar girando el eje de la herramienta, se utiliza el método de elevación de la herramienta a lo largo del eje de la herramienta para eliminarlo.
Método de elevación de cuchillo
Cuando se utiliza el método de levantar la herramienta a lo largo del eje de la herramienta para eliminar la interferencia, se debe calcular la cantidad de elevación de la herramienta a lo largo de la dirección ZT. Para m puntos de interferencia Pi (i = 1, 2, ..., m). Calcule la elevación de la herramienta Dzi (i = 1, 2, ..., m) excluida de cada punto de interferencia, y también tome la mayor cantidad como la elevación de la herramienta Dz.
Como se muestra en la Figura 6. Cuando se utiliza una cuchilla de anillo para el mecanizado CNC, hay dos formas de calcular la elevación de la herramienta. Cuando el punto de interferencia Pi cae en el cilindro de la herramienta S1 con un radio de (R-R1), la herramienta se eleva y el punto de interferencia finalmente se cruza con el plano inferior de la herramienta. La cantidad de elevación se calcula como
Cuando el punto de interferencia Pi cae dentro del cuerpo del anillo S2 con una diferencia de radio de R1, el punto de interferencia se cruza con la superficie del arco de la hoja cuando se levanta la herramienta, y la cantidad de elevación es:
(2) Para un punto de ubicación de herramienta, seleccione un plano específico y proyecte el sistema de herramienta y la superficie de mecanizado en el plano;
(3) La superficie de procesamiento se divide en una red en el plano de proyección para obtener una serie de regiones cuadradas. Utilice la etiqueta Etiqueta para indicar la naturaleza del cuadrado.Cuando Etiqueta = 1, es un cuadrado completo y acepte; Cuando Tag = 2, no es cuadrado y se descarta; Cuando Tag = 3, es un cuadrado parcial y se requiere una división de cuatro árboles para descartar los no cuadrados;
(4) Organizar los puntos de características de la superficie en el cuadrado completo y parte del área del cuadrado obtenida después de la segmentación en el orden del área, reprogramarlos en un archivo de detección y realizar la transformación de coordenadas de estos puntos de características Pi del sistema de coordenadas mundial W al sistema de coordenadas de la herramienta T;
(5) En el sistema de coordenadas de la herramienta T, divida el valor de las coordenadas del punto característico Pi (xipp, yip, zipp) en segmentos para determinar si el punto cae dentro de la superficie del sistema de la herramienta. Si cae, se produce interferencia, vaya al siguiente paso; Si no se produce ninguna interferencia, pase al 10;
(6) Es necesario levantar la cuchilla para eliminar la interferencia, girar 9; En otros casos, utilice el método del eje de la herramienta giratoria para eliminar la interferencia, vaya al paso siguiente;
(7) Determine el plano de eliminación de interferencia y calcule el ángulo de rotación di para eliminar la interferencia;
(8) Calcule el nuevo vector de eje de herramienta Ti ', determine la nueva coordenada de herramienta T', repita los pasos 4 y 5 para determinar si el método de eje de herramienta giratorio puede eliminar la interferencia. Si se puede eliminar, pase al 10; Si no se puede eliminar, vaya al siguiente paso;
(9) La cantidad de elevación de la herramienta Dzi en la dirección del eje de la herramienta, utilice el método de elevación de la herramienta para eliminar la interferencia y registre el número de serie del punto de ubicación de la herramienta para un procesamiento adicional después de mover la herramienta;
(10) Juzgue si es el último punto de ubicación de la herramienta, si no lo es, luego quite un punto de ubicación de la herramienta y transfiéralo a 2;
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3. Implementación de algoritmos
Mecanizado CNC de cinco ejes de superficies curvas complejas
El método de procesamiento de interferencias se propone para la situación del mecanizado CNC de fresado final de cinco ejes. Y desde el método de procesamiento de interferencias y la reducción del área de detección, dos aspectos para simplificar el proceso de procesamiento de interferencias. Se propone que la superficie del sistema de herramientas se utilice como estándar de detección y la superficie mecanizada se discretice en un conjunto de puntos de características de la superficie. El problema de la verificación de la interferencia de la herramienta en un espacio tridimensional tan complejo se simplifica a un simple problema de cálculo de plano. Al mismo tiempo, para eliminar la interferencia de la herramienta de manera más eficaz, se determina un plano de eliminación de interferencia de acuerdo con la situación de interferencia. Además, al proyectar el sistema de herramientas y los puntos característicos de la superficie curva en un plano específico y dividir el plano de proyección en una red, eliminar algunas áreas de detección irrelevantes puede acortar en gran medida el tiempo de cálculo. Este método se puede utilizar para tratar la interferencia de roer y la interferencia de colisión en el procesamiento de cuchillos de punta esférica, cuchillos de fondo plano y cuchillos de anillo. El algoritmo es estable y fácil de implementar.
