数控加工刀具轨迹设计中的几个优化问

题

对于一个复杂程度高、精度要求高、需要用数控机床来加工的零件，如何从

CAD 产生的设计

图，通过

CAM 变成实际的实物产品，是 CAD/CAM 的技术目标。其中一个重要的技术环节

是如何根据

CAD 设计图和具体加工刀具的有关参数，设计出 NC 刀具的运动轨迹。刀具运

动轨迹设计质量的好坏，将直接影响零件的加工质量及加工成本。这里研究并解决了刀轨设
计中的几个优化问题，并在自已开发设计的

CAD/CAM 系统的 NC 刀具运动轨迹设计中得

到很好地应用。

1 NC 刀具运动轨迹设计中的误差源

在计算机自动编制数控程序前，必须根据零件的轮廓，产生相应的刀具运动轨迹。刀具的尺
寸不一样，设计产生的刀具运动轨迹也不一样。因此误差将产生于刀具的尺寸和刀具运动轨
迹的设计算法两个方面。

1. 刀具尺寸的影响

主要是以刀具公称尺寸作为刀具运动轨迹的设计参数而引起的。在进行刀具运动轨迹设计的
计算时，刀具的尺寸应该是刀具的实际尺寸，这样就可以避免由于刀具尺寸有误而引起的
误差。

2.                                刀具运动轨迹设计算法的影响

主要是由算法设计者考虑不周而引起的：

a.        刀具沿零件轮廓的法向切入时，由于机床运动惯性引起的刀痕误差。

b.        在加工零件的轮廓包围面时，为使加工能连续进行，同时避免在轮廓加工起点上出
现交点的重合，引起计算机在数控编程时无法判定下一步的走向，往往采取分离加工轮廓
的起点和终点的方法。但是，当简单的采用打断轮廓面曲线的方式，就会产生轮廓加工误差。

c.        对于零件轮廓锐角外拐角尖角处的加工，为了使尖角能够很好的保留，若严格按照
轮廓的尖角来设计，所产生的刀具轨迹会使加工消耗大量的时间做无意义的运动，而且还
很有可能产生对零件其他部分的干涉，造成加工零件的报废。

d.        当采用复合轨迹加工时，如何设计出较优化的刀轨，即保证加工质量，又使加工路
径最短，是值得研究的问题。