金鑫,刘其广*,,吕杰,徐飞飞

(1. 中国航发北京航空材料研究院,北京 100095; 2. 北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京 100095)

等残留高度轨迹在生成过程中保持了轨迹间最大加工行距,没有冗余切削,具有很高的加工效率[1-2],因而在学术界与工业界被广泛应用。然而,依据等残留高度原则排布的轨迹往往偏离最优走刀方向[3],而走刀方向对加工质量和效率有重要影响,如加工带宽[4-5],材料去除率[6],运动学性能[7],切削力[8-9],甚至流场方向[10]等。面向高性能切削需求,走刀方向与轨迹排布之间的矛盾亟需解决。

考虑加工中的走刀方向是将加工中几何、物理等特性融合在统一的刀具轨迹规划框架下的有效途径[11];为遵循最大加工带宽方向场, Chiou等[4]采用逐点追踪的方式生成轨迹,该方法只关注了局部方向最优,而没有从全局角度去考虑轨迹的光顺性。Kim 等[7]使用Bezier 多项式整体逼近离散方向场,改善了生成路径的光顺性。Sun等[5,12]采用NURBS矢量建模技术, 进一步提高了发生矢量场的局部调控能力,有利于加工轨迹的精细设计。尽管文献[5,7,12]中单条轨迹具有良好的切削性能,但相邻轨迹间往往存在冗余切削,造成加工效率低下。李万军等[13]使用遗传算法优化了刀具路径,缩短了轨迹总长度,但他们的方法中并没有考虑刀具进给方向的影响。

Xu 等[6]采用等残留高度原则排布轨迹,通过比较新生成的轨迹与按照理想方向切削带来的切削耗能方面的差别,提出该差异超出允许阈值时,则在未加工区域重新选择初始轨迹并继续等残留高度偏置,直至加工轨迹布满整个曲面。……