鞋楦五坐标数控加工编程理论与技术研究

摘要

本文以鞋楦数控编程为背景,研究了鞋楦曲面建模方法、数控加工方案,以及鞋楦五坐标数控加工编程理论,主要包括数控加工刀具切触点计算、刀位数据计算、后置处理等关键技术,采用数控加工仿真手段验证了本文提出的相关方法和理论。主要研究内容包括：
　　 ⑴给出了鞋楦曲面建模方法和鞋楦数控加工方案。首先利用ImageWare进行曲面重构,然后从得到的IGES文件中提取数据,编写非均匀B样条曲面方法的程序,利用MATLAB建立了鞋楦曲面模型。在曲面模型基础上,根据鞋楦的几何特点和五坐标数控机床的工作原理,确定了螺旋式加工方法,并给出了构造螺旋线和导动线的方法。
　　 ⑵针对本文提出的鞋楦数控加工方案,提出了一种用于计算鞋楦螺旋式加工刀具切触点的方法。主要有两个工作重点:a)针对现有求交法的缺点,提出了一种简单高效的利用投影迭代求曲面与直线交点的算法,并求得搜索法的初始点;b)提出了一种新的二阶搜索算法,利用该算法求得所有的加工切触点,该算法大大提高了计算效率和精度、稳定性和可靠性,并降低了搜索法对初始点的依赖性。
　　 ⑶给出了刀位点及刀轴矢量的计算方法。根据选择的刀具,由刀触点沿法矢偏移一个距离的方法计算出刀位点,再通过B样条曲线方法拟合成刀位点轨迹曲线。结合加工刀具特点和加工方式,给出了利用刀位点数据及进给方向切矢量计算刀轴矢量的方法。
　　 ⑷针对双转台五坐标数控机床,给出了其后置处理算法。利用VERICUT软件进行了鞋楦五坐标数控加工仿真实验,从而验证了NC程序及本文提出的相关理论和方法。