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双转台五轴数控编程3D刀具半径补偿的算法研究及实现
双转台五轴数控编程3D刀具半径补偿的算法研究及实现
摘要：
本文介绍了双转台五轴数控编程3D刀具半径补偿的算法研究及实现。通过对双转台五轴数控编程的分析，设计出符合该机床进行5轴加工编程的算法模型，并将其实现在实际加工过程中。针对算法模型的实现中的问题进行了深入研究，成功实现了双转台五轴数控编程3D刀具半径补偿的功能，在实际应用中获得了良好的效果。
关键词：双转台五轴数控编程；3D刀具半径补偿；算法模型；实现
Abstract:
Thispaperintroducestheresearchandimplementationofthealgorithmof3Dtoolradiuscompensationfordualrotarytablefive-axisCNCprogramming.Basedontheanalysisofdualrotarytablefive-axisCNCprogramming,analgorithmmodelthatmeetstherequirementsof5-axismachiningprogrammingofthemachinetoolisdesignedandimplementedinactualmachiningprocess.Adeepstudyisconductedontheproblemsencounteredintheimplementationofthealgorithmmodel,andthe3Dtoolradiuscompensationfordualrotarytablefive-axisCNCprogrammingissuccessfullyimplementedandobtainsgoodresultsinpracticalapplications.
Keywords:dualrotarytablefive-axisCNCprogramming;3Dtoolradiuscompensation;algorithmmodel;implementation
1、引言
随着机床技术的不断发展，越来越多的机床开始应用多轴联动加工技术，特别是双转台五轴数控加工中，在3D加工中的应用也越来越广泛。由于5轴数控加工中的工件形状较为复杂，在加工过程中还需要考虑刀具半径的影响，因此需要进行刀具半径补偿，以保证加工质量与效率。
本文将从双转台五轴数控编程出发，介绍3D刀具半径补偿算法的研究及实现。
2、双转台五轴数控编程
双转台五轴数控加工是指机床上有两个旋转的圆轴，可以通过旋转两个圆轴实现对工件的任意位置加工。在五轴加工时，刀具在运动过程中可能会与工件碰撞，对加工质量和机床的使用寿命产生不利影响。
因此，需要在五轴加工时考虑刀具半径的影响，以保证加工质量。在进行刀具半径补偿算法设计时，需针对双转台五轴数控编程的特点进行分析，设计出符合机床进行5轴加工编程的算法模型。
3、3D刀具半径补偿算法模型
3.1、刀具半径补偿原理
在5轴数控加工中，机床运动轨迹由加工轨迹和刀具半径构成。
当机床按照预先设置的加工轨迹运动时，刀具与工件会形成交集。为了避免刀具与工件的碰撞，需要将刀具半径加入加工轨迹中。因此，需要通过计算获得加工轨迹和刀具半径之间的关系，从而进行刀具半径补偿。
3.2、算法模型设计
（1）刀具半径补偿与坐标系转换
在进行刀具半径补偿时，需要将加工轨迹从加工坐标系转换到机床坐标系上，然后再进行刀具半径补偿。
（2）刀具半径补偿与辅助平面
在刀具半径补偿时，需要选择一个合适的辅助平面。在该平面上，刀具轨迹和工件轮廓不再重合，可以使刀具半径补偿更加精准。
（3）刀具半径补偿与加工轨迹
在根据加工轨迹和刀具半径计算出新的加工轨迹后，需要将其由机床坐标系转换回加工坐标系，并进行加工。
通过上述算法模型，即可实现对双转台五轴数控加工中的3D刀具半径补偿，并确保加工质量和效率。
4、实现细节分析
在实现过程中，需要注意以下几点：
（1）刀具半径的确定
在进行刀具半径补偿时，需要依据所使用的刀具，从而确定刀具半径的值。该值通常需要根据刀具的实际使用情况进行调整，从而获得合适的加工效果。
（2）辅助平面的选择
在实际加工中，选择合适的辅助平面非常重要。辅助平面的选择需要考虑刀具补偿后的轨迹与工件轮廓的接触情况，从而使加工质量更加稳定可靠。
（3）计算精度的确定
在进行刀具半径补偿计算时，需要考虑计算精度的问题。较高的计算精度会导致计算速度较慢，较低的计算精度会导致计算结果不够准确。
5、实例分析
在进行实际加工时，本文选用三维齿轮为实例进行分析。在进行五轴加工前，需要对刀具半径进行补偿。
通过计算，得到刀具半径补偿后的加工轨迹，并将其应用于实际加工过程中。