數控機床加工中如何規劃刀具軌跡避免干涉？

在數控機床加工過程中，刀具軌跡規劃是工藝準備的一個重要環節。刀具軌跡是指刀具相對于工件的軌跡。該方案的目的是為了更好地避免刀具與工件之間的干涉。路徑規劃是否合理將直接影響數控加工的精度和效率。為此，技術人員可以通過優化刀具形狀和優化刀具路徑算法來實現。

優化刀具形狀

如果刀具形狀不同，干涉位置和干涉判斷也會不同。因此，通過適當優化數控機床刀具形狀和切削部分的分布，可以在很大程度上避免刀具的干涉。在加工復雜工件，特別是復雜復合材料模具時，選擇不同形狀的刀具，優化過多的形狀，避免刀具與工件的干涉，保證切削質量和效率尤為重要。

優化刀軌算法

除了優化刀具形狀外，還必須計算刀具和工件之間的實際接觸點，并結合刀具形狀確定刀具位置的位置，以便規劃合理的刀具路徑。優化刀軌算法的方法主要有等參法、等距截面法、等剩余高度法和投影法。

等參法是一種基于原始曲面參數路徑的算法。由于大多數被加工的曲面都有固定的曲面參數，因此可以借用這些參數來獲取加工路徑。這種方法比較簡單，因此得到了廣泛的應用。然而，由原始參數生成的加工路徑并不完全適用于實際加工。窄面部分的刀軌可能過于復雜，而寬面部分的刀軌過于簡單，加工精度無法保證。

等距截面法包括CL法和CC法。CL軌跡截面法以兩個加工面形成的相交線作為刀具軌跡。CC路徑截面法將刀具與工件的接觸作為另一曲面的路徑。與之相比，CC方法更易于控制加工過程中的刀具軌跡，且刀具軌跡分布均勻。特別是對于參數分布不均勻的復雜曲面，CC法具有較高的加工效率，但其缺點是計算復雜，計算量大。

剩余高度法是一種在刀具運動過程中保持其運動軌跡剩余高度不變的算法。該算法實現的關鍵是控制相鄰運動軌跡之間的距離，使剩余高度保持穩定。該算法能保持刀具受力均勻，在當前刀具軌跡條件下，能方便地計算出后續刀具軌跡，且計算量小。然而，當工件表面參數不穩定時，可能會影響切削效率。

投影法計算的刀具軌跡是沿工件表面上的導向曲線的投影。該方法適用于加工具有特殊曲面的零件，特別是在碰撞干涉的情況下。

因為在這樣的工件表面上，每個接觸點的方向是不同的，所以機床刀具干涉的可能性較小，刀具軌跡可以得到更有效的控制。