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(沈阳建筑大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110168)

0 引言

圆盘锯片具有较大的刀具半径，在石材切削加工中能够获得更大的切削线速度和切削效率，因此被广泛应用于石材等硬脆材料的加工中[1]。

传统锯切加工，受制于锯片结构和工艺算法，主要用于直线加工。随着现代刀具技术和数控技术的发展，目前国外部分厂家已经将锯切用于复杂曲线、曲面加工[2]。Yamada提出用灵活的碗状圆形锯高速切割碳线纤维增强塑料(CFRP)的曲线加工[3-4]。文献[5-6]指出,碟形圆锯片所适宜的锯切半径取决于锯缝能否包容工件的相贯线。但是锯切加工在刀具结构、切削方式、运动路径和加工特性等方面与传统铣削、磨削存在较大差别[7-9]。

因此，尽管国内外目前出现了不少异型曲线锯切加工设备，但受制于对其加工工艺算法的研究不足，目前都没有被广泛应用[10]。对于石材复杂曲线、曲面的锯切加工，需要有新的运动控制算法。

1 锯切加工工艺

在锯切加工时，锯片以不同的刀触点和刀具位姿沿圆弧曲线进行切削加工时，其切削加工区间和切削加工特性存在很大差别。按照锯片结构，将刀触点位置分为前切点、中切点、后切点3种情况，如图1所示。

图1 锯切加工示意

当要求工件保留不同切削表面时，使用的刀具表面是不同的。当保留工件内弧面时，应该使用内刀面，此时的切削母线称为内弧线段；当保留工件外弧面时，应该使用外刀面，此时的切削母线称为外弧线段。因此，刀触点实际可分为6种情况，即：内刀面前切点；……