复杂曲面加工的进给速度优化.docx

复杂曲面加工的进给速度优化进给速度的大小不仅决定了加工效率, 而且对表面质量有着重要的 影响, 同时进给速度的剧烈变化还将严重影响刀具寿命因此应尽可 能保持高速且稳定的恒表面进给速度( 即刀具切削部位相对加工表 面的进给速度)但另一方面由于曲面形状复杂, 恒表面的进给速度 必将导致机床各坐标轴运动速度的不断变化, 若由此引起的坐标轴 运动速度过高或速度变化过大时, 将产生较大的几何轨迹误差此外, 由于机械运动部件存在惯性,在机床的启动、停止和速度变化时都必 须以平滑的速度过渡, 防止产生运动冲击而影响加工精度、机床和刀 具的寿命因此进给速度又必须根据曲面形状和机床动力特性对指令 速度给予必要的修调, 并在速度需要变化时采取合适的速度曲线实 现平滑过渡目前基于离线编程的曲面加工在进给速度控制方面尚存在一些不足: 1) 编程方面, 进给速度一般按刀具在偏置曲面上匀速进给来确定, 刀具相对于加工表面的实际合成切削速度并不恒定, 且很少考虑根 据曲面形状和实际机床力学特性来确定合适的进给速度曲线; 2) 在 CNC 控制方面, 由于曲面加工被离散成一系列小直线或圆弧段指令 执行,CNC系统只是忠实地执行各程序段的指令进给速度，微线段引 起的频繁加减速使进给速度难以保持稳定, 平均速度也难以达到指 令速度。

在进给速度控制方面, 该系统可综合考虑刀具相对零件表面 进给速度的恒定、曲面形状引起的各运动轴速度及其变化率不超过伺 服驱动能力、以及机床在启动、停止和速度变化时的平滑加减速控制 等因素, 实现进给速度的合理确定与控制进给速度控制的目标是要在保证动态轨迹精度和加工表面质量的 同时实现高效的切削进给运动, 它包括两方面内容: 1) 确定随加工 轨迹变化的有效进给速度曲线; 2) 采取合适的策略实现进给速度曲 线的平滑控制.曲面CNC直接插补加工系统中所采取的进给速度控 制方案各程序段中各坐标轴运动的合成应尽量保证刀具相对于零件表面 的切削进给( 即刀具接触点的运动) 速度恒定, 且等于指令进给速 度为保证动态轨迹精度及机床正常运行, 需根据机床动力特性和伺 服驱动能力自动对指令进给速度进行修调由于零件形状、机床动力特性和伺服驱动能力以及机床启动、停 止的影响, 机床运动速度要发生变化, 此时需采取合适的加减速措 施实现速度的平滑过渡,以防止机床的冲击, 影响加工精度和寿命 经过处理, 得到了随加工轨迹变化的有效速度曲线, 各程序段的起、 终点速度和有效指令进给速度均已获得在此基础上, 本系统采用平 滑性较好的指数规律实现切削过程中加工进给速度的加减速控制, 并按合成进给切削速度进行控制, 以保证加减速过程中刀具相对零 件表面的运动轨迹, 提高加工精度和表面质量。

从复杂曲面加工轨迹整体上实现了进给速度的平稳控制和高速 加工时减速距离的提前预测与控制, 这对于提高曲面加工质量、加工 效率, 并保证机床在正常状态下运行具有重要意义。