毛 磊 何 卫 周 洁 骆广进 胡旭晓 周哲平

1.浙江大学，杭州，310027 2.杭州机床集团有限公司，杭州，310022

0 引言

复杂曲面被广泛应用于航天航空、造船、汽车、玻璃仪器、陶瓷以及模具等行业[1]。目前，复杂曲面的加工以五轴数控铣床加工为主。在五轴数控铣床加工中，刀具干涉的检查与避免算法是复杂曲面加工的关键问题。国内外学者对此进行了很多研究。Lin等[2]通过比较刀触点处切平面上所有方向的加工表面的法向曲率和刀具包络面的法向曲率来找到无干涉的加工路径。Chen等[3]研究了R铣刀加工复杂曲面时避免两种局部干涉的方法。

在复杂曲面磨削领域，相关的研究相对较少，目前较常见的复杂曲面磨削还是以手工抛磨为主，比较先进的方法有六轴砂带磨削[4]，此外机器人和机械手在曲面抛磨加工中也开始得到应用[5－6]。然而这些先进的磨削加工方法都需要很高的投资成本，且其加工算法也十分复杂。本文提出一种可以在四轴联动成形数控磨床上加工无曲率突变的自由曲面的无干涉加工算法。

1 磨削加工设备及干涉

1.1 加工设备及圆弧面砂轮结构

1.1.1 加工设备及其联动关系

本文涉及的机床是合作公司的七轴五联动数控磨床，其结构如图1所示。该成形磨床的五轴联动采用4＋1方式，即4个直线轴X、Y、Z、V（其中V轴是砂轮修整轴，本算法中暂不涉及砂轮修整）、1个回转轴（B轴），另外回转台倾角为定值，由A轴驱动，坐标系满足右手定则。

图1 七轴五联动数控磨床的坐标系