曲面加工时刀具路径优化

JDPaint5.0刀具路径与JDPaint4.0刀具路径比较（技术支持部：回文刚2004-4-2）2004年1月份我们公司正式推出JDPaint5.0软件，来取代以前使用的JDPaint4.0软件。

在这次软件升级中，各个部分都有很大的改变，在刀具路径方面也有较大的变化。

下面在这方面进行一下粗略的比较,以便于分公司推行5.0软件。

（一）平面雕刻5.0软件的平面雕刻部分命令方法基本上和4.0是一样的。

但是在加工效果和效率上有明显的差别。

1）区域粗雕刻中新添加的功能4.0软件中斜线下刀最多只能沿轮廓转一圈，如果设置角度小，这时就不是按照设置的参数生成了。

而5.0软件是严格按照设置的参数生成路径。

这是4.0软件使用0.5度斜线下刀生成的路径这是使用5.0软件沿轮廓下刀0.5度生成的路径上面的路径是对同一区域使用相同的加工方法，下刀角度都为0.5度，4.0软件和5.0软件生成刀具路径的比较。

4.0软件的路径由于下刀角度不准确，两层路径的高度差为2.22MM，而5.0软件路径的高度差为0.5MM。

在斜线下刀时，两个重要因素就是下刀角度和最大吃刀深度。

下刀角度要小于副刃偏角。

4.0软件的刀具路径实际下刀角度为1.6度，几乎等于副刃偏角，这样斜线下刀的作用就没有了。

最大吃刀深度4.0是5.0的4倍多，这样相同的情况下，刀具变形就增大了4倍，非常容易出现断刀现象。

● 5.0软件中，在开槽中增加了切削量均匀的功能。

这个功能是针对锥刀开槽添加的。

由于锥刀在加工深度上越大，加工的宽度就越大，切削量也就随之变大。

这样的加工实际上是不等量加工，影响加工效率和刀具寿命。

等的每等的不使用切削量均匀生成的路径使用切削量均匀生成的路径但是，当刀尖非常小的时候，使用等量切削第一刀的加工量太大，非常容易出现断刀的现象。

一般来说，这个功能使用在0.4以上的锥刀。

●在5.0软件的区域粗雕刻中，也增加了折线下刀，螺旋下刀的功能。

这两种下刀方法都可以降低下刀时的最大吃刀深度。

复杂曲面加工中等距双NURBS刀具路径高效插补方法刘晓健;张树有;魏栋;王自立【摘要】为降低复杂曲面加工中采用相同节点向量生成等距双非均匀有理B样条(NURBS)刀具路径的插补误差并提升插补实时性,提出一种基于改进协同进化遗传算法及三阶导出Newton型参数计算的双NURBS刀具路径插补方法.基于误差控制选取部分刀具中心点和刀轴点离散数据,并采用同一节点向量构造双NURBS曲线,利用协同进化遗传算法调整刀轴点曲线的权重值,以降低曲线的拟合误差从而提高插补精度.实际插补时,采用三阶导出Newton方法提高插补参数的计算精度,以进一步降低插补误差,减少参数计算时间.仿真实验表明,与其他方法相比,该算法能够有效降低插补误差、提升插补实时性.%To reduce the interpolation error of dual-NURBS tool paths by using the same node vector and to improve real time performance in the process of sculptured surfaces machining,a double-NURBS interpolation algorithm based on improved Cooperative Co-evolutionary Genetic Algorithms (CCGA) and Newton-like parameter calculating was proposed.Based on the error control,some of the cutter tip points and cutter points were selected to construct dual-NURBS curves with same node vector.To reduce the fitting error and improve the interpolation precision,weights of cutter points NURBS curve were adjusted with improved CCGA algorithms.Newton-like algorithm was utilized to calculate parameter in the process of NURBS interpolation so that interpolation error and calculation time were further reduced.The experimental result showed that the proposed algorithm could effectivelyimprove the interpolation accuracy and real time performance by comparing to other methods.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2017(023)006【总页数】10页(P1286-1295)【关键词】双非均匀有理B样条;五轴加工;协同进化遗传算法;参数同步【作者】刘晓健;张树有;魏栋;王自立【作者单位】浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TP391复杂曲面的加工制造在航空航天、国防、汽车等行业具有重要意义，由复杂曲面构成的零部件被广泛应用于航空发动机、大型汽轮机、汽车精密模具等产品的生产制造中。

Mastercam曲面加工策略及应用经验分享y ssg衰1-2曲直柜加工类型^1-3曲直精加工类裂模具数控加工刀具的选择和铳削曲面时要留意的问题1.刀具的选择数控机床在加工模具时所采用的刀具多数与通用刀具相同。

经常也使用机夹不重磨可转位硬质合金刀片的铳刀。

由于模具中有许多是由曲面构成的型腔，所以经常需要采用球头刀以及环形刀(即立铳刀刀尖呈圆弧倒角状) 。

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2.铳削曲面时应注意的问题(1)粗铳粗铳时应根据被加工曲面给出的余量，用立铳刀按等高面一层一层地铳削，这种粗铳效率高。

粗铳后的曲面类似于山坡上的梯田。

台阶的高度视粗铳精度而定。

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(2)半精铳半精铳的目的是铳掉“梯田”的台阶，使被加工表面更接近于理论曲面，采用球头铳刀一般为精加工工序留出0.5 mm左右的加工余量。

半精加工的行距和步距可比精加工大。

残鹫楼（3）精加工最终加工出理论曲面。

用球头铳刀精加工曲面时，一般用行切法。

对于开敞性比较好的零件而言，行切的折返点应选在曲表的外面，即在编程时，应把曲面向外延伸一些。

对开敞性不好的零件表面，由于折返时，切削速度的变化，很容易在已加工表面上及阻挡面上，留下由停顿和振动产生的刀痕。

所以在加工和编程时，一是要在折返时降低进给速度，二是在编程时，被加工曲面折返点应稍离开阻挡面。

对曲面与阻挡面相贯线应单作一个清根程序另外加工，这样就会使被加工曲面与阻挡面光滑连接，而不致产生很大的刀痕。

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（4）球头铳刀在铳削曲面时，其刀尖处的切削速度很低，如果用球刀垂直于被加工面铳削比较平缓的曲面时，球刀刀尖切出的表面质量比较差，所以应适当地提高主轴转速，另外还应避免用刀尖切削。

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（5）避免垂直下刀。

平底圆柱铳刀有两种，一种是端面有顶尖孔，其端刃不过中心。

另一种是端面无顶尖孔，端刃相连且过中心。

在铳削曲面时，有顶尖孔的端铳刀绝对不能像钻头似的向下垂直进刀，除非预先钻有工艺孔。

机械加工中心刀具路径规划与优化一、引言随着机械加工中心技术的发展，刀具路径规划与优化在数控加工领域变得越来越重要。

合理的刀具路径规划不仅可以提高加工效率，还能减少刀具磨损，延长刀具使用寿命，并且降低了由于刀具插入造成的机械振动和噪音。

本文将探讨机械加工中心刀具路径规划与优化的方法和技术。

二、机械加工中心刀具路径规划1. 刀具路径规划的基本原则在机械加工中心中，刀具路径规划的基本原则主要包括以下几点：（1）保证刀具的安全性：刀具路径应尽可能避免刀具与加工区域以外的零件接触，以防止碰撞和损坏。

（2）保证加工效率：刀具路径应优化选取，使得刀具能够在最短的时间内完成加工任务。

（3）减少刀具的摆动和振动：刀具路径应尽可能降低刀具在加工过程中的摆动和振动，以避免对机床和刀具的损坏。

2. 刀具路径规划的方法（1）直线插补方法：根据零件的几何形状和加工要求，采用直线插补的方式确定刀具路径。

这种方法简单直观，但对于复杂形状的零件，刀具路径可能不够优化。

（2）圆弧插补方法：根据零件的曲线轮廓，采用圆弧插补的方式确定刀具路径。

圆弧插补方法能够更好地适应零件的曲线形状，提高加工效率和精度。

（3）曲面插补方法：对于复杂曲面零件的加工，采用曲面插补的方式确定刀具路径。

曲面插补方法可以根据曲面的特性，确定最优的刀具路径，提高加工效率和表面质量。

三、机械加工中心刀具路径优化1. 刀具路径长度优化刀具路径长度是影响加工效率的一个重要指标，路径长度越短，加工时间也就越短。

因此，如何优化刀具路径长度成为了一个研究的重点。

常用的优化方法包括遗传算法、模拟退火算法等。

这些算法可以通过优化选择最优的刀具路径，以达到最短的路径长度。

2. 刀具路径平滑优化在刀具路径规划过程中，刀具的运动轨迹应尽量平滑，以减少机床振动和噪音的产生。

这可以通过数学优化方法来实现，如贝塞尔曲线、样条曲线等。

这些曲线可以更好地拟合零件的形状，使刀具路径更加平滑。

3. 刀具路径避免重复工作优化在刀具路径规划过程中，避免刀具重复工作也是一项重要的优化内容。

JDPaint V5.19刀具路径升级说明一、刀具路径部分1、新增的路径功能1) 曲面精加工增加“角度分区走刀方式”；角度分区功能的特点是:●平行截线适合于平坦的曲面,等高外形适合于陡峭的曲面,当模型由平坦和陡峭两部分组成时,该功能可以根据曲面坡度区分平行截线和等高外形的加工区域,并生成相应的刀具路径，如图1所示；●和手工定义加工范围相比，该功能的适应性更易用，结果更加准确；图1角度分区路径2) 增加“残料高度清根”加工方法；残料高度清根功能的特点是:●只在上把刀具未加工到的尖角或者狭缝位置生成路径 ,加工效率比较高；●该功能特别适合于浮雕曲面加工；如图2a所示，使用直径为4的球头刀加工该曲面，窄缝加工不到位，使用直径为2的球头刀进行残料清根加工，就可以将窄缝加工到位，路径如图2b所示。

图2a直径为6的球头刀生成的平行截线路径图2b直径为2的球刀生成的残料高度清根路径3) 增加“加工保护面”;加工保护面功能的特点是:●使用辅助曲面限定加工范围，比起曲线限定的方法更加直观；●比曲线限定加工范围的可靠性高,可以减少编程；如图3所示，上面的面是保护面，生成的路径会在中间断开，从保护面上面通过。

这项功能在模具加工中有广泛的应用。

图3保护面路径4) 增加“自动调整过切路径”的功能；自动调整过切路径功能的特点是:●对生成的路径自动进行干涉检查，调整过切的路径点，使用起来很方便；●该功能放在计算设置页面的雕刻精度里；下图4a生成的路径中间有过切，选择了自动调整过切路径，生成的路径如图4b所示，中间过切的路径被处理了。

图4a路径发生过切图4b调整过切后的路径5)增加“删除边界路径点”的功能；删除边界路径点功能的特点是:●删除曲面边界以外的路径，使得加工路径正好走在曲面的边界上；图5a生成的路径是没有删除边界点的，路径比较长，删除了边界点的路径后，路径加工正好到位，路径比以前短了，如图5b所示。

图5a不删除边界路径点图5b删除边界路径点2、改进的路径功能1)改进了曲面精加工的“等高外形”加工路径；改进后的功能特点是:●在尖角、狭缝处也可以生成路径；●当从上向下加工时，不出现先加工下面，后加工上面的错误次序；●计算速度较JDPaint5.18有较大提升；●路径过切现象较JDPaint5.18有较大减少；使用5.18版本的软件在尖角或者狭缝处不能生成路径，如图6b、6d所示，使用5.19版本的软件，在这方面的处理就要好很多，如图下6a、6c所示。

千挑精雕网北京精雕图培训制作教程精雕图制作系列教程刀具路径常见问题解答支持网站：/刀具路径常见问题解答主要内容加工基础刀具与材料平面雕刻加工曲面雕刻加工公共参数刀具路径管理典型加工路径2.1加工基础1、什么是数控加工？数控加工就是将加工数据和工艺参数输入机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向驱动系统发送运动脉冲信号，驱动系统将脉冲信号进行转换与放大处理，然后由传动机构驱动机床运动，从而完成零件加工。

2、数控加工一般包括那些内容？1）对图纸进行分析，确定加工区域；2）构造加工部分的几何形状；3）根据加工条件，选择加工参数，生成加工路径；4）刀具路径分析、模拟；5）开始加工；3、数控系统的控制动作包括那些？1）主轴的起、停、转速、转向控制；2）进给坐标轴的坐标、速度、进给方式（直线、圆弧等）；3）刀具补偿、换刀、辅助动作（机台锁紧/松开、冷却泵等开关）；4、常见的数控系统的有那些？Funuc, Siemens, Fidia, Heidenhain, Fagor, Num, Okuma, Deckel, Mitsubishi5、普通铣削和数控铣削的主要区别是什么？普通铣削的进给运动以单轴运动为主，数控铣削实现了多轴联动。

6、数控铣削加工常用的刀具是哪些？面铣刀、立铣刀、盘铣刀、角度铣刀、键槽铣刀、切断铣刀、成型铣刀。

7、数控加工中需要考虑的切削要素包括那些？主要考虑的因素是最大切除效率和主轴转速，最大切削效率决定于进给速度、吃刀深度、侧向进给量；主轴转速影响切削速度、每齿每转进给量。

8、影响切削加工的综合因素包括那些？1）机床，机床的刚性、功率、速度范围等2）刀具，刀具的长度、刃长、直径、材料、齿数、角度参数、涂层等；3）工件，材质、热处理性能、薄厚等；4）装卡方式（工件紧固程度），压板、台钳等；5）冷却方式，油冷、气冷等；9、数控铣加工的如何分类？一般按照可同时控制而且相互独立的轴数分类，常见的有两轴加工、两轴半加工、三轴加工、四轴加工、五轴加工。

数控机床技术中的加工路径规划与优化数控机床技术在现代制造领域中扮演着重要的角色。

而在数控机床的加工过程中，加工路径规划与优化是其中至关重要的一环。

本文将从加工路径规划与优化的概念、方法和应用方面进行阐述，以期对读者深入了解数控机床技术的加工路径规划与优化提供帮助。

加工路径规划是指在数控机床加工过程中，确定加工轨迹和顺序的过程。

一个合理的加工路径规划可以最大限度地提高加工效率和质量，减少加工成本和时间。

加工路径规划主要包括切削路径规划和刀具轨迹规划两个方面。

切削路径规划是指确定加工曲线的过程。

常用的切削路径规划方法有直线插补、圆弧插补和曲线插补等。

直线插补是在直线段上进行加工，对于简单的平面加工来说效果较好。

圆弧插补则适用于复杂曲面加工，可以通过插值算法进行计算。

曲线插补是在非直线和非圆弧部分进行加工，可以通过曲线方程进行计算。

选择合适的插补方法和加工参数可以进一步提高加工效率和质量。

刀具轨迹规划是指确定刀具的轨迹和顺序的过程。

刀具轨迹的选择和优化与加工效率和质量密切相关。

一般情况下，刀具轨迹选择时要考虑到切削力的平衡以及尽量减少换刀次数。

而在刀具轨迹优化方面，常用的方法有最短路径算法和遗传算法等。

最短路径算法是通过寻找最短路径来优化刀具轨迹，可以减少刀具的行程时间。

遗传算法则是模拟生物进化过程，通过迭代计算来寻找最优的刀具轨迹。

刀具轨迹的优化可以进一步提高加工效率和质量，减少加工成本和时间。

加工路径规划与优化在数控机床技术中的应用非常广泛。

首先，在汽车制造和航空航天等大型工件的加工过程中，合理的加工路径规划和优化可以提高加工效率和质量，降低成本和时间。

其次，在微细加工领域，加工路径的精确规划和优化对于保证加工精度和表面品质至关重要。

此外，在多通道数控机床中，加工路径的合理规划和优化可以实现多通道的同步甚至互补运动，提高加工效率和灵活性。

总之，加工路径规划与优化是数控机床技术中不可或缺的一部分。

合理的加工路径规划和优化可以提高加工效率和质量，降低成本和时间。

Mastercam曲面加工策略及应用经验分享模具数控加工刀具的选择和铣削曲面时要留意的问题1. 刀具的选择数控机床在加工模具时所采用的刀具多数与通用刀具相同。

经常也使用机夹不重磨可转位硬质合金刀片的铣刀。

由于模具中有许多是由曲面构成的型腔，所以经常需要采用球头刀以及环形刀（即立铣刀刀尖呈圆弧倒角状）。

2．铣削曲面时应注意的问题(1) 粗铣粗铣时应根据被加工曲面给出的余量，用立铣刀按等高面一层一层地铣削，这种粗铣效率高。

粗铣后的曲面类似于山坡上的梯田。

台阶的高度视粗铣精度而定。

(2) 半精铣半精铣的目的是铣掉“梯田”的台阶，使被加工表面更接近于理论曲面，采用球头铣刀一般为精加工工序留出0.5㎜左右的加工余量。

半精加工的行距和步距可比精加工大。

(3) 精加工最终加工出理论曲面。

用球头铣刀精加工曲面时，一般用行切法。

对于开敞性比较好的零件而言，行切的折返点应选在曲表的外面，即在编程时，应把曲面向外延伸一些。

对开敞性不好的零件表面，由于折返时，切削速度的变化，很容易在已加工表面上及阻挡面上，留下由停顿和振动产生的刀痕。

所以在加工和编程时，一是要在折返时降低进给速度，二是在编程时，被加工曲面折返点应稍离开阻挡面。

对曲面与阻挡面相贯线应单作一个清根程序另外加工，这样就会使被加工曲面与阻挡面光滑连接，而不致产生很大的刀痕。

(4) 球头铣刀在铣削曲面时，其刀尖处的切削速度很低，如果用球刀垂直于被加工面铣削比较平缓的曲面时，球刀刀尖切出的表面质量比较差，所以应适当地提高主轴转速，另外还应避免用刀尖切削。

(5) 避免垂直下刀。

平底圆柱铣刀有两种，一种是端面有顶尖孔，其端刃不过中心。

另一种是端面无顶尖孔，端刃相连且过中心。

在铣削曲面时，有顶尖孔的端铣刀绝对不能像钻头似的向下垂直进刀，除非预先钻有工艺孔。

否则会把铣刀顶断。

如果用无顶尖孔的端刀时可以垂直向下进刀，但由于刀刃角度太小，轴向力很大，所以也应尽量避免。

最好的办法是向斜下方进刀，进到一定深度后再用侧刃横向切削。

SurfMill曲面精加工SurfMill中的曲面精加工有以下几种：平行截线、等高外线、径向放射、曲面流线、环绕等距、角度分区。

1. 平行截线平行截线加工在曲面精加工中使用最为广泛，适用于陡峭面不太多的情况。

加工模式●所有面：加工所有选择的面，如图1-1所示。

图1-1●只加工平坦面：斜度大于指定值的曲面将被过滤，如图1-2所示。

图1-2●双向混合加工：该模式能均化路径的空间间距，从而弱化由于路径空间间距变化太大而造成的加工残留余量不均现象，如图1-3所示。

图1-32.等高外形等高外形主要用于曲面较为复杂、侧壁陡峭的情况。

该加工方法常和平行截线加工中的只加工平坦面配合使用。

等高外形加工过程中高度保持不变，不会出现扎刀现象，而且可以大大提高机床稳定性，提高工件加工质量。

加工模式●所有面：加工所有选择的面，如图2-1所示。

图2-1●只加工陡峭面：斜度小于指定值的曲面将被过滤，如图2-2所示。

图2-23. 径向放射径向放射加工适用于俯视图类似于圆形、圆环状模型的加工，路径呈扇形分布，如图3-1所示。

图3-14.曲面流线曲面流线加工适用于曲面数量较少、曲面相对较为简单的场合。

加工过程中刀具沿着曲面的流线运动，运动较为平稳，路径间距疏密适度，加工的零件表面质量较高。

当曲面较小、较多时，不适合用曲面流线加工。

因为此时各面可能分别加工，路径走向较乱。

但如果曲面边界依次连接组成，也可以使用曲面流线加工。

如图4-1所示：图4-15.环绕等距环绕等距加工方式可以生成环绕状的刀具路径。

加工模式：分为所有面、只加工平坦面和只加工陡峭面。

等距方式a.沿外轮廓等距：图5-1b.沿所有边界等距：图5-2 c.沿孤岛等距：图5-3 d.沿指定点等距：图5-4e.沿指定点等距时，指定点可以选择多个，效果如下图所示：图5-5f.沿导动线等距：（图中红色线条为导动线）图5-6需要说明的是：环绕等距有可能在光滑平坦的曲面上产生换向痕迹。

经验MasterCAM曲面加工策略总结Mastercam X 有8种曲面粗加工方式和11种精加工方式↓↓↓曲面粗加工方式包括：平行铣削parallel，产生每行相互平行的粗切削刀具路径，适合较平坦的曲面加工、放射状(radial，产生圆周形放射状粗切削刀具路径，适合圆形曲面加工)、投影加工(project，将存在的刀具路径或几何图形投影到曲面上产生粗切削刀具路径，常用于产品的装饰加工中)、曲面流线(flowline，顺着曲面流线方向产生粗切削刀具路径适合曲面流线非常明显的曲面加工)、等高外形(contour，围绕曲面外形产生逐层梯田状粗切削刀具路径，适合具有较大坡度的曲面加工)、残料加工(restmill，对前面加工操作留下的残料区域产生粗切削刀具路径，适合清除大刀加工不到的凹槽和拐角区域)、挖槽加工(pocket，依曲面形状，于Z方向下降产生逐层梯田状粗切削刀具路径，适合复杂形状的曲面加工)插削下刀(plunge，产生逐层钻削刀具路径，用于工件材料宜采用钻削加工的场合)。

曲面精加工方式包括：平行铣削(parallel，产生每行相互平行的精切削刀具路径，适合大部分的曲面精加工)、陡斜面加工(parallelsteep，针对较陡斜面上的残料产生精切削刀具路径，适合较陡曲面的残料清除)、放射状(radial，产生圆周形放射状精切削刀具路径，适合圆形曲面加工)、投影加工(project，将存在的刀具路径或几何图形投影到曲面上产生精切削刀具路径，常用于产品的装饰加工中)、曲面流线(flowline，顺着曲面流线方向产生精切削刀具路径适合曲面流线非常明显的曲面加工)、等高外形(contour，围绕曲面外形产生逐层梯田状精切削刀具路径，适合具有较大坡度的曲面加工)、浅平面加工(shallow，对坡度小的曲面产生精切削刀具路径，常配合等高外形加工方式加工)、交线清角(pencil，在曲面交角处产生精切削路径，适合曲面交角残料的清除)、残料清除(leftover，产生精切削路径以清除因前面加工刀具直径较大所残留的材料)、环绕等距(scallop，产生的精切削路径以等距离环绕加工曲面，刀路均匀)混合加工(blend，在两个混合边界区域间产生精切削刀具路径，X 以上版本才具有本加工)。

Mastercam曲面编程步骤一、概述本文将介绍如何使用M as te rc am进行曲面编程的步骤，帮助用户更好地理解和应用该软件。

M as te rc am是一款广泛应用于CN C编程的C A D/CA M软件，能够帮助用户快速、高效地完成曲面加工任务。

二、安装M astercam在使用M as te rc am进行曲面编程之前，首先需要进行软件的安装。

请按照Ma st er ca m的官方文档或相关教程进行安装，并确保软件已成功激活。

三、创建工程1.打开Ma st er ca m软件，点击“文件”菜单，选择“新建”。

2.弹出的对话框中，选择合适的工程模板，并命名工程。

3.点击“确定”按钮，完成工程的创建。

四、导入零件文件在进行曲面编程前，需要导入待加工的零件文件。

1.点击“文件”菜单，选择“导入”。

2.找到并选中待加工的零件文件，点击“打开”按钮。

3.调整零件文件的位置和大小，确保其适合加工需求。

五、创建刀具路径1.点击“几何”菜单，选择“曲面”。

2.在曲面菜单中，选择“曲面剪切”选项。

3.在刀具参数设置界面中，选择合适的刀具类型和大小。

4.通过绘制或选择实体，定义刀具路径。

5.调整刀具路径的参数，如过切量、切削深度等。

6.确认刀具路径设置，生成刀具路径。

六、刀具路径验证在生成刀具路径之后，需要进行验证，确保刀具路径与需求一致。

1.点击“机器”菜单，选择“刀具路径检测”。

2.在刀具路径检测界面中，选择待验证的刀具路径。

3.点击“验证”按钮，系统将自动检测刀具路径的合理性。

4.根据验证结果进行调整和修正，直至满足要求。

七、生成N C代码完成刀具路径的验证后，即可生成NC代码，用于实际的数控加工。

1.点击“文件”菜单，选择“存储”。

2.在存储界面中，选择保存NC代码的路径和文件名。

3.点击“保存”按钮，系统将自动生成N C代码文件。

八、数控加工将生成的NC代码文件导入数控机床控制系统，进行实际的数控加工操作。

五轴数控加工3D刀具补偿及其后置处理方法五轴数控加工是一种高级的数控加工方法，可以实现对复杂形状的零件进行高效、精准的加工。

然而由于五轴数控机床在加工过程中存在一些误差，导致加工效果不够理想。

为了提高五轴数控加工的加工精度和质量，需要采取一系列的补偿措施。

其中一种常用的方法就是对刀具进行补偿。

刀具补偿是指在刀具运动轨迹上做一定的修正，以达到零件所需的精度和形状要求。

目前常用的刀具补偿方法有2D刀具补偿和3D刀具补偿。

2D刀具补偿是基于平面加工的补偿方法，适用于平面或轻微曲面的加工。

而3D刀具补偿则是基于曲面加工的补偿方法，适用于复杂曲面的加工。

3D刀具补偿的基本原理是通过改变刀具在加工过程中的位置和姿态，来修正切削体积和机床误差。

具体来说，就是对刀具的切入点、切入角和加工深度等参数进行调整，以确保切削质量和加工精度。

刀具补偿通常在CAM软件中完成，根据设计模型和机床的误差模型进行计算，生成修正后的刀具路径。

刀具补偿在五轴数控加工中起到了关键作用，可以大大提高加工效率和质量。

刀具补偿的过程并不是一劳永逸的，还需要进行后置处理。

后置处理主要包括两个步骤：刀具路径生成和刀具路径优化。

刀具路径生成是将刀具补偿后的路径转化为机床可执行的G代码。

在生成过程中，需要考虑切削力的平衡、刀具进给速度的合理调节，以及边界条件的判定等。

刀具路径生成一般由专用的CAD/CAM软件完成。

刀具路径优化是在生成的刀具路径基础上进行进一步的优化，以提高加工效率和加工质量。

优化的目标是最小化切削路径长度，减小切削时间和切削力。

常用的优化算法有快速最优化算法、遗传算法和模拟退火算法等。

五轴数控加工中的刀具补偿及其后置处理方法是提高加工精度和质量的重要手段。

通过对刀具的补偿和优化，可以克服机床误差和刀具偏差，实现对复杂曲面零件的高效加工。

这对于航空航天、汽车制造和模具加工等行业来说，具有重要的应用价值。

自由曲面加工刀具路径轨迹规划算法研究一、本文概述随着现代制造业的快速发展，复杂曲面零件的加工需求日益增加，而自由曲面加工刀具路径轨迹规划作为决定加工质量和效率的关键因素，已成为研究的热点。

本文旨在探讨自由曲面加工刀具路径轨迹规划的相关算法，以期为提高加工精度和效率提供理论支持和实践指导。

本文将首先综述自由曲面加工刀具路径轨迹规划的研究背景和意义，分析当前国内外在该领域的研究现状和发展趋势。

在此基础上，深入探讨自由曲面加工的特点和难点，以及刀具路径轨迹规划的基本原则和要求。

随后，本文将重点研究自由曲面加工刀具路径轨迹规划的关键算法，包括曲面造型算法、刀具轨迹生成算法、轨迹优化算法等，并对这些算法进行详细的理论分析和实验验证。

通过本文的研究，旨在提出一种高效、稳定的自由曲面加工刀具路径轨迹规划算法，为复杂曲面零件的加工提供一种新的解决方案。

本文的研究成果也将为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴，推动自由曲面加工技术的进一步发展。

二、自由曲面加工理论基础自由曲面加工，作为一种高度灵活的加工方式，在现代制造业中占据了重要的地位。

自由曲面，区别于传统的规则几何面，具有非常复杂和不规则的几何形状。

这类曲面的加工需要依赖先进的数控加工技术和精确的刀具路径轨迹规划算法。

自由曲面加工的理论基础主要包括数学几何理论、数控加工技术、刀具运动学以及切削力学等。

数学几何理论为自由曲面的描述和建模提供了基础，如参数化曲面、NURBS曲面等数学模型，能够精确地描述自由曲面的形状。

数控加工技术则负责将数学模型转化为具体的加工指令，通过数控系统控制机床的运动，实现曲面的加工。

在刀具路径轨迹规划方面，关键在于根据曲面的几何特征，选择适当的加工策略，生成无碰撞、平滑且高效的刀具路径。

这涉及到刀具运动学的知识，如刀具的姿态调整、切削速度的设定、刀具与工件的相对运动等。

切削力学则关注在加工过程中，刀具与工件之间的切削力、切削热等物理量的变化，以及这些物理量对加工质量的影响。

点云曲面等残留高度刀具路径规划吴福忠【摘要】现有方法在解决满足一定条件的测量点刀具路径直接生成问题时存在若干缺陷,为此提出一种基于最小二乘支持向量机的点云曲面三坐标加工等残留高度刀具路径生成方法。

应用最小二乘支持向量机拟合散乱点,完成四边形网格划分,实现散乱点的网格化重建。

分别以残留高度和刀具半径为等距距离,对初始网格进行等距计算,得到以网格形式表示的残留曲面和刀具中心曲面。

应用曲面等残留高度刀具路径生成几何模型,通过网格曲面与刀具包络面之间的求交计算和逐步递推方法,求出矩形域内点云曲面加工等残留高度刀具路径。

应用边界网格识别和测量点高斯映射技术提取边界特征点。

通过边界裁剪,求得实际边界域内的刀具路径。

通过实例验证了该方法的可行性,并与目前常用的等间距刀具路径生成方法进行比较,结果表明该方法能够合理地解决加工精度和效率间的匹配问题。

%The existing method had some defects on solving measuring point’s direct formation of tool path planning which satisfied certain condition.Therefore,a constant scallop-height tool path planning method based on Least Square Support Vector Machine（LS-SVM）for 3-axis machining of point cloud surface was proposed.The measured point fitting was constructed by using LS-SVM,and quadrilateral mesh generation was completed.Thus the gridding of measured point was reconstructed.The scallop surface and tool-center surface were obtained through offsetting the initial mesh with scallop-height and tool radius respectively.According to the geometric model of constant scallop-height tool path generation,the point cloud surface and constant scallop-height tool paths in rectangle domain was acquired bytool envelope surface intersecting with mesh model.The boundary feature points were extracted by method of boundary mesh extraction and Gauss mapping technique,and the tool paths of actual boundary domain were found out by boundary trimming.The effectiveness of proposed method was verified by examples and compared with the presented method of commonly used iso-planar machining.The results indicated that the present method could better solve the match conflict between machining precision and efficiency.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2012(018)005【总页数】8页(P965-972)【关键词】支持向量机;点云曲面;等残留高度;刀具路径【作者】吴福忠【作者单位】绍兴文理学院工学院,浙江绍兴312000【正文语种】中文【中图分类】TP391.730 引言反求工程技术已经被广泛应用于曲面类复杂产品的二次设计与制造领域。

精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究进展多轴数控加工是现代工业中的标志性加工技术，在能源、动力、国防、运载工具、航空航天等高端制造领域的关键零部件加工中占据着主导地位。

随着中国在这些制造领域的不断拓展，涌现出一大批加工难度大、性能指标要求苛刻的精密复杂曲面零件，如大型航空运载工具的精密壳体、天线罩、航空发动机的机匣及叶片、整体叶轮和叶盘等，因其超常规的使役环境，常以导流、透波、抗疲劳特性以及气动特性等性能指标为主要制造要求。

为满足性能指标要求，此类零件的形状及结构日趋复杂，通常具有薄壁悬垂、极端大尺度比等特点，而且壁厚变化剧烈并且有着严格的控制要求，加工精度不断提高，其制造已由以往单纯的形位精度加工，跃升为形位与性能指标并重的高性能加工，给目前的复杂曲面数控加工技术带来了严峻的挑战。

数控加工是由模型曲面上的加工路径直接驱动，因而高效加工路径设计方法成为提高加工效率，保证零件表面成形精度的关键。

然而，传统路径规划方法却拘泥于单纯几何学层面的逐点路径设计和离散调整，从运动学及切削特性层面考虑加工路径拓扑几何形状的方法较少，无法兼顾曲面几何物理特性、难以实现路径的整体调控。

在复杂曲面的数控加工中，运动规划也非常重要，特别是在复杂零件的高速高精度加工中，适应性进给率定制技术是加工精度和加工效率保证的有效手段[4]。

目前，进给率定制局限于在前瞻预读框架下构建不同形式的弧长-时间及进给率-弧长映射的常规方法，尚未完全建立起轨迹内在几何特性与进给率运动特性间的联系，其定制过程通常需要多次反复，以求在多种约束许可范围内获得尽可能高的速度，并在提高加工效率的前提下保证加工精度。

数控加工既是一个零件的几何成形过程，也是一个复杂的动态物理切削过程，特别是随着高档数控机床切削速度不断提高，对数控加工技术的研究不能仅关注常规几何学层面的走刀路径设计和运动学层面的运动规划，必须转向实际的物理加工过程，解决大进给量、高转速所带来的刀具负载波动、变形、破损失效，特别是解决加工过程中由于切削力变化所引起的切削系统的不稳定等问题。

1五轴数控加工简介复杂曲面零件作为数字化制造的主要研究对象之一，在航空、航天、能源和国防等领域中有着广泛的应用，其制造水平代表着一个国家制造业的核心竞争力。

复杂曲面零件往往具有形状和结构复杂、质量要求高等难点，是五轴数控加工的典型研究对象。

当前，复杂曲面零件主要包括轮盘类零件、航空结构件以及火箭贮箱壁板等，如图1所示。

轮盘类零件是发动机完成对气体的压缩和膨胀的关键部件，主要包括整体叶盘类零件和叶片类零件。

整体叶盘类零件的叶展长、叶片薄且扭曲度大，叶片间的通道深且窄，开敞性差，零件材料多为钛合金、高温合金等难加工材料，因此零件加工制造困难。

叶片是一种特殊的零件，数量多、形状复杂、要求高、加工难度大且故障多发，一图1复杂曲面零件直以来都是各发动机厂生产的关键。

航空整体结构件由整块大型毛坯直接加工而成，在刚度、抗疲劳强度以及各种失稳临界值等方面均比铆接结构胜出一筹，但由于其具有尺寸大、材料去除率大、结构复杂、刚性差等缺点，因此加工后会产生弯扭组合等加工变形。

随着新一代大型运载火箭设计要求的提高，为保证火箭的可靠性，并减轻结构质量，提高有效载荷，对火箭贮箱壁板网格壁厚精度和根部圆弧过渡尺寸都提出了更严格的要求。

五轴数控铣削加工具有高可达性、高效率和高精度等优势，是加工大型与异型复杂零件的重要手段。

五轴数控机床在3个平动轴的基础上增加了2个转动轴，不但可以使刀具相对于工件的位置任意可控，而且刀具轴线相对于工件的方向也在一定的范围内任意可控。

五轴数控加工的主要优势包括：①提高刀具可达性。

通过改变刀具方向可以提高刀具可达性，实现叶轮、叶片和螺旋桨等复杂曲面零件的数控加工。

②缩短刀具悬伸长度。

通过选择合理刀具方向可以在避开干涉的同时使用更短的刀具，提高铣削系统的刚度，改善数控加工中的动态特性，提高加工效率和加工质量。

③可用高效加工刀具。

通过调整刀轴方向能够更好地匹配刀具与工件曲面，增加有效切宽，实现零件的高效加工。

复杂曲面加工的刀具路径规划与优化导言现代制造业中，复杂曲面加工已经成为了一个重要的领域，其应用范围涵盖了航空航天、汽车制造、工艺品制作等众多行业。

而在复杂曲面加工中，刀具路径规划与优化是一个关键的环节，直接影响加工质量、效率和成本。

本文将深入探讨复杂曲面加工中刀具路径规划与优化的技术和方法。

一、刀具路径规划的目标与方法刀具路径规划的主要目标是在保证加工质量和效率的前提下，使刀具在复杂曲面上顺利运动。

为了达到这一目标，工程师们通常采用以下几种方法。

1.1 分层法分层法是一种常用的刀具路径规划方法。

它将复杂曲面分成多个水平层次，每个层次上的路径都是简单的等高或等角曲线。

这种方法可以降低计算难度，提高计算效率。

然而，由于分层后的路径不能充分利用整个加工空间，会导致加工留下明显的痕迹，因此在某些情况下不适用。

1.2 全局搜索法全局搜索法是一种全面考虑整个加工空间的路径规划方法。

它通过在曲面上进行搜索和匹配，找到最佳的路径。

这种方法可以确保刀具运动平稳，加工轨迹连续，但是计算复杂度较高，需要消耗大量的时间和计算资源。

1.3 辅助线法辅助线法是一种结合了分层法和全局搜索法的路径规划方法。

它将刀具路径分成多个子路径，每个子路径在不同层次上进行规划。

通过充分利用分层法和全局搜索法的优点，辅助线法可以得到更高效、更平滑的刀具路径。

二、刀具路径优化的技术与策略刀具路径规划只是个初步的步骤，而刀具路径的优化则是为了进一步提高加工效率和质量。

以下是一些常见的路径优化技术和策略。

2.1 最短路径规划最短路径规划是将刀具路径长度降至最低的一种优化策略。

这种方法通常使用启发式搜索算法来确定路径中的每个点的位置，以实现整体路径的缩短。

2.2 平滑路径优化平滑路径优化是为了消除刀具运动中的过大变化，减小刀具振动和材料的切削负荷。

这种优化方法通常通过曲线拟合和梯度计算来调整路径，以使得路径更加平滑。

2.3 避障路径规划避障路径规划是为了避免刀具与其他障碍物发生碰撞而进行的优化。

3D 加工技巧模具曲面过滤刀具路径选择正确的曲面刀具路径高速加工曲面精加工路径 G-代码确认切削公差总结编写：John Nelson(哈斯应用部经理)本页描述了一些对复杂3-D曲面编程的方法与技巧。

我所有的3-D编程经验均来自于Mastercam软件。

我所用的许多术语都是Mastercam 中使用的，但是大多数CAM系统都有一些类似的特征。

虽然这些特征的名称并不相同，但在您的系统中仍具有同样的功能。

模具时会出现一个问题，正法线中一些方向向里，一些方向向外。

必须改变这些法线的方向，使所有的法线指向同一方向。

在下面的图例中，左面曲面中正法线指向外测，右面曲面中正法线指向内侧。

这个曲面可以加工这个曲面可以加工确认曲面法线方向是非常重要的，因为它会影响由曲面生成曲线时的偏置方向，平面投影至曲面的法线方向，及在两个面之间生成另一个连接曲面的方向。

同时，也请检查曲面生成公差或最大表面公差，在曲面上生成曲线时的最大距离。

如果公差被定义过大，将不能够加工出理想的表面。

技巧：我通常设置最大的表面分离公差为0.00005" (0.0013mm)。

选择正确的曲面刀具路径所有的CAM系统提供了多种曲面刀具路径。

在选择曲面粗加工路径时，根据工件的成品形状和您所预留的加工裕量来决定所采取的刀具路径。

如果您想在工件的内部切削（也就是切一个槽）曲面槽刀具路径通常是一个明智的选择。

如果您想加工一个实体或者是切削一个工件的外形，最好选择曲面轮廓表面加工路径。

大多数曲面粗加工以等深的Z轴方向向下步进，同时，为精加工的曲面留下特定的裕量。

在粗加工中，Z轴的阶深会影响精加工裕量。

阶深越大，精加工的裕量也就越大；反之，阶深越小，精加工的裕量也就越小。

在Z轴小步进将会留下更少的在Z轴大步进将会留下更原材料进行精加工。

多的原材料需要精加工。

显然在Z轴方向小步进将会增加加工时间，所以在编程时主要考虑三个主要因素：材料类型、精加工刀具尺寸和要求的表面光洁度。

ug曲面流道加工方法UG（Unigraphics）软件是国际上广泛应用的CAD/CAM软件之一。

UG曲面流道加工方法是指利用UG软件对曲面流道进行加工的方法。

曲面流道是一种具有复杂曲面形状的流道，其加工需要高精度的控制和工艺的优化。

本文将介绍UG曲面流道加工方法的具体实现步骤及其优势。

一、UG曲面流道加工的实现步骤1. 创建流道曲面模型在UG软件中，首先需要创建流道曲面模型。

这可以通过对初始模型的修剪、曲面造型等处理得到。

在设计过程中，需要注意流道内部的光顺度和曲率半径等要素指标，以便后续的加工实现。

2. 创建刀具路径根据流道曲面模型，需要在其表面上创建刀具路径，这些路径需要满足加工的要求。

UG软件提供了多种刀具路径创建方法，包括等距、等径、等角度等。

在创建刀具路径时，需要考虑切削方向和最佳进给速率等参数，以保证加工质量和效率。

3. 生成加工程序当刀具路径被创建后，需要将其转化为机床能够执行的NC程序，这可以通过UG软件自带的后处理功能来实现。

后处理功能可以将刀具路径转化为机床的G代码，并且可以进行模拟测试来保证加工的精确度和稳定性。

4. 加工实施将生成的NC程序转移到实际机床上进行加工实施。

在实施过程中，需要进行连续监控和调整，以保证加工过程的安全性和加工的质量。

1. 高精度UG软件利用先进的曲面造型技术创建流道曲面模型，可以保证其高精度和高度自由度。

刀具路径的创建和加工程序的生成也能够实现高度精度的控制，从而保证加工质量。

2. 缩短加工周期UG软件提供了多种高效的加工路径创建方法和后处理功能，可以有效地缩短加工周期。

与传统的手工加工相比，UG曲面流道加工可以节省多达数倍的时间。

3. 灵活性高UG软件创建的刀具路径可以根据实际需要进行调整和优化，具有较高的灵活性。

UG软件可以适应多种机床类型和加工材料，可以根据不同的需求进行选择和调整。

4. 可视性好UG软件提供了多种实时模拟和监控功能，可以对加工过程进行可视化显示和实时进度监控，从而可以及时发现和解决加工中的问题。

数控机床技术中的加工刀路优化与优化软件介绍数控机床技术是现代制造业中不可或缺的重要工艺，它能够实现复杂零部件的高精度加工和高效生产。

而在数控加工过程中，加工刀路的选择和优化则显得至关重要。

本文将介绍数控机床技术中的加工刀路优化方法，并介绍一些常用的加工刀路优化软件。

加工刀路是指数控机床在进行零件加工时，刀具移动的路径。

在优化加工刀路的过程中，主要考虑的因素包括加工效率、刀具寿命、表面质量和加工成本等。

对于复杂的曲面加工，加工刀路的优化尤为重要。

以下是一些常见的加工刀路优化方法：1. 切削路径优化：切削路径的选择能够直接影响到加工效率和刀具寿命。

通常情况下，我们会选择合适的路径来最大程度地减少切削时间和切削力，同时保证加工质量。

切削路径优化方法包括最短路径法、曲面修整法和等高线法等。

2. 过切优化：过切是指刀具在加工过程中，超出被加工表面的一段距离。

过切存在的主要目的是为了确保切削区域的充分利用和刀具与被加工表面的几何限制。

过切的合理选择能够提高加工效率和加工质量。

3. 刀具半径补偿：在数控机床加工中，刀具的几何特性和误差是不可避免的。

为了保证加工的精度和质量，刀具半径补偿是一个必要的过程。

通过刀具半径补偿，可以根据实际加工情况进行补偿，从而保证零件的精度和表面质量。

除了上述的加工刀路优化方法，还有一些专门的加工刀路优化软件可以帮助我们更好地进行加工刀路设计和优化。

下面是几种常见的加工刀路优化软件：1. Mastercam：Mastercam是一款功能强大的CAD/CAM软件，广泛应用于机械零件的数控加工中。

它提供了丰富的刀具路径类型，可以根据不同的加工要求选择合适的刀具路径优化方法。

2. VERICUT：VERICUT是一款先进的刀具路径仿真和验证软件。

它可以帮助用户验证刀具路径，避免碰撞和其他问题，并提供优化选项来改善加工效率和质量。

3. CATIA：CATIA是一款集成化的CAD/CAM软件，提供了强大的加工刀路设计和优化功能。