模具型腔數(shù)控加工計算機輔助刀具選擇和研究-中文翻譯
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模具型腔數(shù)控加工計算機輔助刀具選擇和研究引言 數(shù)控加工中包括刀具軌跡的產(chǎn)生和刀具選擇兩個關(guān)鍵問題。前一問題在過去的20 年里得到了廣泛而深入地研究， 發(fā)展的許多算法已在商用 CAD/ CAM 系統(tǒng)中得到應(yīng)用。目前大多數(shù) CAM 系統(tǒng)能夠在用戶輸入相關(guān)參數(shù)后自動產(chǎn)生刀具軌跡。比較而言，對以質(zhì)量、效率為優(yōu)化目標(biāo)的刀具選擇問題的研究還遠(yuǎn)未成熟，當(dāng)前還沒有商用 CAM 系統(tǒng)能夠提供刀具優(yōu)選的決策支持工具，因而難以實現(xiàn) CAD/ CAM 的自動有機集成。刀具選擇通常包括刀具類型和刀具尺寸。一般來說，適合一個加工對象的刀具通常有多種，一種刀具又可完成不同的加工任務(wù)，所以僅考慮滿足基本加工要求的刀具選擇是較容易的，尤其對孔、槽等典型幾何特征。但實際上，刀具選擇通常和一定的優(yōu)化目標(biāo)相聯(lián)系，如最大切削效率、最少加工時間、最低加工成本、最長使用壽命等，因此刀具選擇又是一個復(fù)雜的優(yōu)化問題。比如模具型腔類零件，由于幾何形狀復(fù)雜(通常包含自由曲面及島) ，影響刀具選擇的幾何約束在 CAD 模型中不能顯式表示，需要設(shè)計相應(yīng)的算法進行提取，因而選擇合適的刀具規(guī)格及其刀具組合，以提高數(shù)控加工的效率與質(zhì)量并非易事。 模具型腔一般用數(shù)控銑的加工方法，通常包括粗加工、半精加工、精加工等工序。粗加工的原則就是盡最大可能高效率地去除多余的金屬，因而希望選擇大尺寸的刀具，但刀具尺寸過大，可能導(dǎo)致未加工體積的增多;半精加工的任務(wù)主要是去除粗加工遺留下來的臺階;精加工則主要保證零件的尺寸及表面質(zhì)量。考慮到目前完全由計算機進行自動選刀還存在一定困難，因而在我們開發(fā)的計算機輔助刀具選擇(Computer Aided Tool Selection ，CATS)系統(tǒng)中，立足于給用戶提供一個輔助決策工具，即粗加工、半精加工、精加工等，真正的決策權(quán)仍留給用戶，以充分發(fā)揮計算機和人的優(yōu)勢。 1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) CATS 系統(tǒng)的輸入為 CAD 模型，輸出為刀具類型、刀具規(guī)格、銑削深度、進給量、主軸轉(zhuǎn)速(切削速度) 和加工時間等六個參數(shù)(如圖 1) ，包括刀具類型選擇輔助決策工具、粗加工刀具選擇輔助決策工具、半精加工刀具選擇輔助決策工具及精加工刀具選擇輔助決策工具等鑒于粗加工在型腔加工中的重要地位(通常為精加工時間的 5～10 倍) ，粗加工時系統(tǒng)具有刀具自動優(yōu)化組合的功能，以提高整體加工的效率。除了上述決策工具外，系統(tǒng)還具有查看刀具詳細(xì)規(guī)范、根據(jù)刀具類型和尺寸推薦加工參數(shù)及評估加工時間等功能，最后生成總的刀具選擇結(jié)果報表。系統(tǒng)所有的刀具數(shù)據(jù)及知識均由后臺數(shù)據(jù)庫做支持。 2 關(guān)鍵技術(shù)及算法 2.1 刀具類型選擇 根據(jù)模具型腔數(shù)控加工實踐，型腔銑加工的刀具一般分為平頭銑刀、圓角銑刀及球頭銑刀三種。設(shè)刀具直徑為 D，圓角半徑為 r ，當(dāng) r=0 時為平頭銑刀，0下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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