數(shù)控車(chē)削加工刀具干涉處理的算法研究（一）

    在數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)中，刀具軌跡的自動(dòng)生成中存在刀具角度的干涉處理問(wèn)題。本文針對(duì)數(shù)控車(chē)削加工中的刀具角度干涉，提出了刀具角度干涉處理的算法，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用檢驗(yàn)，效果良好。
1 刀具干涉處理前的零件圖預(yù)處理
    按數(shù)控車(chē)削加工的零件特征，可將零件分為：外(內(nèi))表面、倒角、退刀槽及螺紋。由于車(chē)削加工的特點(diǎn)，在刀具干涉處理中將退刀槽及螺紋先用外表面代替，從而對(duì)零件加工時(shí)的刀具干涉處理，只需考慮表面加工時(shí)的刀具干涉。
2 刀具干涉處理算法
    通過(guò)對(duì)零件圖進(jìn)行干涉前預(yù)處理，此時(shí)被加工的零件輪廓由直線和圓弧組成，因此數(shù)控車(chē)削加工時(shí)刀具干涉處理僅僅是對(duì)直線和圓弧加工時(shí)的干涉處理。
    為減少多次安裝帶來(lái)的安裝誤差，數(shù)控加工中一般采用一次裝夾。對(duì)那些需要調(diào)頭加工的部位則采取右偏刀反向走刀切削，對(duì)反向走刀切削的刀具干涉處理算法與正向切削時(shí)類(lèi)似。此外對(duì)內(nèi)表面加工時(shí)刀具干涉處理的算法與外表面切削時(shí)也相類(lèi)似。因此本文擬就對(duì)正向切削外表面時(shí)的刀具干涉處理的算法加以討論。
1) 切削直線時(shí)的刀具干涉處理算法
    當(dāng)β≤α時(shí)，刀具切削加工時(shí)無(wú)干涉。
    當(dāng)β>α時(shí)，如圖2中線段C，該刀具加工到此處時(shí)將留下圖中陰影的殘留部分。為切出殘留部分，可通過(guò)改變刀具角度，或者通過(guò)反向走刀切削切除。為減少更換刀具次數(shù)和統(tǒng)一刀具干涉處理的算法，本算法采用反向走刀的方法切除其殘留部分。如圖2中，將其線段C轉(zhuǎn)化為角度為α的直線C''''''''''''''''，對(duì)殘留部分在下一工步采用右偏刀切削，切削的起刀點(diǎn)定位在圖中Q點(diǎn)，刀具的軌跡為QDC，C為終點(diǎn)。經(jīng)過(guò)正反向切削即可加工出零件圖的輪廓形狀。
2) 切削圓弧時(shí)的刀具干涉處理算法
    當(dāng)零件輪廓為第Ⅰ象限圓弧時(shí)，刀具切削該圓弧時(shí)無(wú)干涉。
    零件輪廓為第Ⅱ象限圓弧時(shí)，隨零件輪廓圓弧的起點(diǎn)與終點(diǎn)的位置不同，切削時(shí)有可能產(chǎn)生刀具干涉。如圖3(a)，作角度為α的直線L與圓弧C相切，其切點(diǎn)為T(mén)，當(dāng)被切削圓弧的起點(diǎn)位于切點(diǎn)T的左邊時(shí)則存在干涉．將圓弧C分解為圓弧C‘和C”。切削C’時(shí)將不會(huì)產(chǎn)生干涉，而切削C”時(shí)將產(chǎn)生干涉，為此將圓弧C”用其切線TP代替，同時(shí)增加輔助線PD(PD為過(guò)本段圓弧終點(diǎn)與切線相交的垂線)，增加此輔助線的目的是為算法實(shí)現(xiàn)的方便．在后續(xù)的處理中，對(duì)此段圓弧用切線代替后的處理如同上述對(duì)直線的處理。同樣對(duì)該輔助線處理也轉(zhuǎn)化為上述對(duì)直線的處理。
    當(dāng)零件輪廓為第Ⅲ象限時(shí)，切削時(shí)刀具無(wú)干涉。