1、先交互选择刀具类型。对镶片式刀具，基于规则自动推理出合适的刀片材质。例如，如果被加工工件的材料为钢，机床夹具的稳定性为很好，刀具悬臂为短悬臂，则刀片材质应为。粗加工刀具组合优化型腔粗加工的目的就是最大化地去除多余的金属，通常使用平头铣刀，采取层切的方法。因此，模具型腔的粗加工过程，实际上就是对系列模具型腔的加工。刀具优化的目的就是要寻找组刀具组合，使其能够以最高的效率切除最多的金属。刀具组合优化的基本方法如下以定的步长做组垂直于进刀方向的搜索平面与型腔实体相交，形成搜索层。求出截交轮廓。计算内外环之间或岛与岛之间的关键距离，即影响刀具选择的几何约束，算法流程如图所示。图求关键距离算法流程根据合并。

2、出了模具型腔粗加工半精加工精加工刀具选择的原则和方法，构造了相应的实现算法，并在环境下进行了初步编程实现，开发了原型系统。在刀具类型和规格确定的基础上，系统还可根据刀具手册推荐加工参数切削速度铣削深度进给量等，对相应的加工时间进行评估。其最终目的是真正实现的集成，继而通过后处理产生数控加工指令。目前系统的界面还是于的界面，的策结果还需要用户重新输入到。需要指出的是，要提高模具型腔的总体加工效率，需要从粗加工半精加工精加工的整体上考虑，进行多目标组合优化，这将是我们下步要进行的工作。外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名陈曦班级机制学号指导教师刘道标模具数控加工计算机辅助刀具选择研究耿铁段修涛。

3、结果报表如图。系统所有的刀具数据及知识均由后台数据库做支持。图计算机辅助刀具选择系统的基本功能与模块关键技术及算法刀具类型选择根据模具型腔数控加工实践，型腔铣加工的刀具般分为平头铣刀圆角铣刀及球头铣刀三种。设刀具直径为，圆角半径为，当时为平头铣刀刀具又可分为整体式和镶片式。对于镶片式，关键是选取刀片的材质，刀片材质的选择取决于三个要素被加工工件的材料机床夹具的稳定性以及刀具的悬臂状态。系统将被加工工件的材料分为钢不锈钢铸铁有色金属难切削材料和硬材料等六组。机床夹具的稳定性分为很好好不足三个等级。刀具悬臂分为短悬臂和长悬臂两种，系统根据具体情况自动推理出刀片材质，决策知识来源于刀具手册，系统由用户。

4、德国公司的硬质合金刀具综合样本。图为包含岛及雕塑曲面的模具型腔，根据上文提出的粗加工刀具组合的优化方法，该模具型腔粗加工刀具的优化组合为，。计算中，工件材料选定为中碳钢，切削速度推荐值为，铣削深度为刀具直径的，进给量根据刀具推荐值由程序自动修正计算。同时，假定刀具库中现有平头铣刀刀具规格为。同样，根据半精加工和精加工的刀具选择算法，得到的球头铣刀的刀具直径分别为和。图包含岛及雕塑曲面的模具型腔小结与讨论模具型腔加工的工艺规划通常需要很高的技术与经验，准备数据的时间几乎和加工时间样多。因此，自动产生型腔加工的工艺计划及加工指令的需求就显得愈加迫切。本文系统研究了模具型腔工艺规划中的刀具选择问题，提。

5、立足于给用户提供个辅助决策工具，即粗加工半精加工精加工等，真正的决策权仍留给用户，以充分发挥计算机和人的优势。系统基本结构系统的输入为模型，输出为刀具类型刀具规格铣削深度进给量主轴转速切削速度和加工时间等六个参数如图，包括刀具类型选择辅助决策工具粗加工刀具选择辅助决策工具半精加工刀具选择辅助决策工具及精加工刀具选择辅助决策工具等。图计算机辅助刀具选择系统的输入与输出鉴于粗加工在型腔加工中的重要地位通常为精加工时间的倍，粗加工时系统具有刀具自动优化组合的功能，以提高整体加工的效率。除了上述决策工具外，系统还具有查看刀具详细规范根据刀具类型和尺寸推荐加工参数及评估加工时间等功能，最后生成总的刀具选择。

6、原则相邻关键距离相差小于给定阈值对搜索层进行合并，确定加工平面和可行刀具集，形成加工层。确定每加工层使用的刀具，即型腔加工的刀具组合。根据刀具推荐的加工参数切削速度铣削深度和进给速度，计算材料去除根据加工层实际切除的体积，计算每加工层的加工时间。计算型腔总的加工时间和残余体积。对该组刀具组合的总体加工效率进行评估。重复，直至求出最优的刀具组合。如以时间为目标，即要求以整个型腔的加工时间最短来优化刀具组合。基于上述方法，可建立如下形式化的优化模型。切割截面积乘进给率式中型腔加工层数量每加工层刀具的铣削次数每加工层中的搜索层数量每加工层可行的刀具数量型腔深度加工层第次铣削深度第切割层底面积加工层的铣。

7、译引言数控加工中包括刀具轨迹的产生和刀具选择两个关键问题。前问题在过去的年里得到了广泛而深入地研究，发展的许多算法已在商用系统中得到应用。目前大多数系统能够在用户输入相关参数后自动产生刀具轨迹。比较而言，对以质量效率为优化目标的刀具选择问题的研究还远未成熟，当前还没有商用系统能够提供刀具优选的决策支持工具，因而难以实现的自动有机集成。刀具选择通常包括刀具类型和刀具尺寸。般来说，适合个加工对象的刀具通常有多种，种刀具又可完成不同的加工任务，所以仅考虑满足基本加工要求的刀具选择是较容易的，尤其对孔槽等典型几何特征。但实际上，刀具选择通常和定的优化目标相联系，如最大切削效率最少加工时间最低加工成本最长。

8、。系统实施及算例系统在环境下应用语言开发而成。后台数据库为，利用编程实现与数据库之间的通讯。所有的刀具数据及知识来自德国公司的硬质合金刀具综合样本。图为包含岛及雕塑曲面的模具型腔，根据上文提出的粗加工刀具组合的优化方法，该模具型腔粗加工刀具的优化组合为，。计算中，工件材料选定为中碳钢，切削速度推荐值为，铣削深度为刀具直径的，进给量根据刀具推荐值由程序自动修正计算。同时，假定刀具库中现有平头铣刀刀具规格为。同样，根据半精加工和精加工的刀具选择算法，得到的球头铣刀的刀具直径分别为和。图包含岛及雕塑曲面的模具型腔小结与讨论模具型腔加工的工艺规划通常需要很高的技术与经验，准备数据的时间几乎和加工时间样多。

9、用寿命等，因此刀具选择又是个复杂的优化问题。比如模具型腔类零件，由于几何形状复杂通常包含自由曲面及岛，影响刀具选择的几何约束在模型中不能显式表示，需要设计相应的算法进行提取，因而选择合适的刀具规格及其刀具组合，以提高数控加工的效率与质量并非易事。模具型腔般用数控铣的加工方法，通常包括粗加工半精加工精加工等工序。粗加工的原则就是尽最大可能高效率地去除多余的金属，因而希望选择大尺寸的刀具，但刀具尺寸过大，可能导致未加工体积的增多半精加工的任务主要是去除粗加工遗留下来的台阶精加工则主要保证零件的尺寸及表面质量。考虑到目前完全由计算机进行自动选刀还存在定困难，因而在我们开发的计算机辅助刀具选择，系统中，。

10、状轮廓。为完全去除台阶，铣削深度必须大于每台阶到零件表面的距离。其算法步骤如下步骤由零件实体模型获得两个相邻截面的表面积以及相应的轮廓长度步骤计算平均轮廓长度步骤计算台阶宽度步骤计算台阶拐角到零件表面的法向距离步骤重复步骤步骤，决定每台阶的铣削深度步骤计算刀具直径，按经验或根据刀具手册推荐步骤选择铣削深度大于的最小刀具。精加工刀具选择精加工刀具选择的基本原则是刀具半径尺寸小于零件表面最小的曲率半径般取。其算法步骤如下步骤从零件实体模型计算最小曲率半径步骤从刀具库中检索出刀具半径小于计算所得的曲率半径的所有刀具步骤选出满足上述要求的最大刀具步骤如果所有刀具大于最小的曲率半径，选择最小的作为推荐刀具。

11、。因此，自动产生型腔加工的工艺计划及加工指令的需求就显得愈加迫切。本文系统研究了模具型腔工艺规划中的刀具选择问题，提出了模具型腔粗加工半精加工精加工刀具选择的原则和方法，构造了相应的实现算法，并在环境下进行了初步编程实现，开发了原型系统。在刀具类型和规格确定的基础上，系统还可根据刀具手册推荐加工参数切削速度铣削深度进给量等，对相应的加工时间进行评估。其最终目的是真正实现的集成，继而通过后处理产生数控加工指令。目前系统的界面还是于的界面，的策结果还需要用户重新输入到。需要指出的是，要提高模具型腔的总体加工效率，需要从粗加工半精加工精加工的整体上考虑，进行多目标组合优化，这将是我们下步要进行的工作。。

12、削体积加工层的材料去除率加工层的刀具直径加工层可行刀具集合加工层搜索层的关键距离控制搜索层合并的常数控制残余体积的常数型腔体积残余体积主轴转速刀具每齿进给量刀具齿数。考虑到不同的搜索平面步长会产生不同的加工层，从而导致不同的加工时间和残余体积，因此有时尽管总的加工时间较短，但残余体积可能较多。由此可见，单独以加工时间为目标进行优化有时并不定科学。为此，提出了效率系数的概念，综合考虑了加工时间和残余体积的因素，加工时间越短，残余体积越少，则效率系数就越高。令上式中前项反映了加工单位体积的时间系数，其中为残余体积百分数。这样，效率系数可定义为。半精加工刀具选择半精加工的主要目的是去除粗加工残留下的台。

参考资料：

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