数控加工技术现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１４年第５期
基于ＭａｓｔｅｒＣＡＭ自由曲面加工刀具路径优化
陈银清１，郑泽钿２
（１广东石油化工学院机电工程学院，茂名５２５０００；２广东省茂名市技工学校，茂名５２５０００）
摘要：为提高自由曲面数控加工的切削效率和加工精度，对自由曲面三坐标数控加工刀具路径工艺特点进行研究。分析了在ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件内可采用的几种刀具路径规划方法及其实现的约束条件。研究了该软件内由参数线法、路径截面法和等残留高度法等三种算法生成各种刀具路径的优缺点，并根据三种算法所生成刀具路径的特点优化加工各种曲面的刀具路径。通过实例对三种算法所生成的刀具路径进行应用比较，结果表明，根据曲面形状特点合理选用及规划刀具路径，可提高刀具路径对曲面形状变化的适应性，减少残留高度，从而提高切削效率和加工质量。
关键词：刀具路径；刀具半径补偿；后置处理；ＭａｓｔｅｒＣＡＭ９．１软件
中图分类号：ＴＨ１６２＋．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—３１３３（２０１４）０５—００４６—０６
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｏｌ－ｐａｔｈ；ｃｕｔｔｅｒｒａｄｉｕｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｐｏｓｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ＭａｓｔｅｒＣＡＭ９．１
０ 引言
在汽车、船舶、飞机、家用五金电器及模具等制造领域，产品外形设计大量地采用自由形式曲面。而这些外形自由曲面的制造主要通过三坐标数控加工来完成。数控加工中数控编程是一个重要环节，而数控编程的核心是生成刀具路径，然后离散成刀位点，经后置处理生成ＮＣ加工程序［１－２］，显然，路径设计的优劣对曲面的加工质量影响最大。
采用数控机床进行复杂曲面的加工，推动了对生成刀具路径方法的研究。近年来，国内外专家学者针对参数曲面的特点，对刀具路径生成方法进行了大量研究，提出了许多算法。这些研究成果一般集中在以下两个方面：一是如何生成满足加工精度要求的刀具路径；二是针对加工质量与效率之间的矛盾，如何生成优化的刀具路径［３－４］。
然而，刀具路径的具体实现主要由ＣＡＭ系统完成，目前比较成熟的有两种实现形式：一体化的ＣＡＤ／
ＣＡＭ系统（如：ＵＧ、Ｅｕｃｌｉｄ、Ｐｒｏ／Ｅ等）和相对独立的ＣＡＭ系统（如：ＭａｓｔｅｒＣＡＭ、Ｓｕｒｃｆａｍ等）。前者以内部统一的数据格式直接从ＣＡＤ系统获取产品几何模型，而后者主要通过中性文件从其他ＣＡＤ系统获取产品几何模型。无论是哪种形式的ＣＡＭ系统，都由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。尽管不同的ＣＡＭ软件所表达的刀具路径形式不同，但都是由参数线法、路径截面法和等残留高度法这三种算法获得。而各种算法得到的刀具路径各有特点，选用时要根据曲面形状特点选择［２－３，６－７］。本文基于ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件内部设置的刀具
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