五轴铣削加工刀轴矢量平滑控制算法

闵 莉，王洪畅，陈 颖

（沈阳建筑大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110168）

1 引言

在五轴铣削加工中，五轴数控机床相比三轴数控机床多了两个自由度，刀轴获得了更好的空间可变范围，更方便对复杂的曲面进行加工。但随着自由度的增加，刀轴矢量的规划对曲面加工质量和加工效率的影响也越来越大。

对于刀轴矢量规划问题的研究，长久以来吸引着众多的学者的关注。文献[1]提出自由曲面高表面光洁度刀具轨迹规划方法，对刀具轨迹和刀轴矢量的规划进行了阐述。文献[2]基于对运动学约束的刀轴矢量优化研究，提出了对刀触点修正的平缓过渡方法，优化刀轴矢量的变化。文献[3]提出一种五轴无奇异刀具姿态角优化算法，对刀轴矢量进行规划。而在刀轴矢量规划过程中，刀轴矢量的平滑性和加工带宽的大小是影响曲面加工质量和加工效率的重要因素。现有的刀轴矢量规划方案往往只针对某一方面进行调整，两者并未兼顾。考虑到这一问题，提出一种通过对比刀轴矢量变化率选择性地调整刀轴矢量的方法，既保证了加工带宽又使刀轴矢量的变化保持平滑。通过对刀轴矢量的平滑控制得到了无干涉、连续性和平滑性较好的刀轴矢量，从而提高曲面的加工质量和加工效率。

2 有效切削形状及平头刀加工带宽的计算

在五轴铣削加工中，刀具在加工轨迹上的有效切削宽度即为加工带宽。在加工过程中，如果加工带宽大于刀具轨迹行距，就会增加加工时间，降低加工效率。……