Reprogramación de Orientación de Herramientas de Desacoplamiento por Partes para Trayectorias de Herramientas Recíprocas de Cuatro Ejes de Aspas Basadas en - Plano con Restricción de Monotonía
Autores: Li, Jingsong; Song, Dening; Li, Peiyao; Zhang, Qiang; Li, Jinghua; Ma, Jianwei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Reprogramación de Orientación de Herramientas de Desacoplamiento por Partes para Trayectorias de Herramientas Recíprocas de Cuatro Ejes de Aspas Basadas en - Plano con Restricción de Monotonía
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Trayectorias de herramientas
Cuchillas
Orientación de herramientas
Trayectorias de herramientas recíprocas
Eficiencia de procesamiento
Métodos de optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Las trayectorias de herramientas recíprocas con movimiento simultáneo de cuatro ejes en máquinas de cinco o cuatro ejes se utilizan comúnmente en el mecanizado de palas, que se aplican ampliamente en equipos de alta gama como motores aéreos y turbinas de vapor marinas. Debido a la geometría compleja de las palas, la orientación de la herramienta sufre frecuentemente oscilaciones en este tipo de trayectorias, lo que induce aceleraciones y desaceleraciones innecesarias de los ejes de avance, degradando así la eficiencia y calidad del procesamiento. Aunque existen métodos de optimización de la orientación de la herramienta destinados a resolver el problema mencionado, estos se proponen principalmente para el procesamiento universal de trayectorias para superficies complejas. A diferencia de ellos, este artículo propone un método de reprogramación de la orientación de la herramienta mediante desacoplamiento por partes específicamente para este tipo de trayectoria, que aprovecha al máximo la característica de las trayectorias recíprocas de las palas y toma la variación monótona de los ejes de rotación como una restricción adicional. El proceso de reprogramación se realiza basado en la construcción de un plano, donde el problema de programación se convierte en el ajuste de una curva dentro de un canal factible. A través de dos procedimientos, a saber, programación de linealización y suavizado basado en la asignación de puntos de control, la trayectoria de orientación de la herramienta expresada por la curva puede programarse de manera efectiva de forma por partes, y se puede garantizar directamente la suavidad entre dos piezas adyacentes de las trayectorias de la herramienta. Todo el algoritmo es ligero y no implica operaciones iterativas complejas ni soluciones de optimización funcional. Las simulaciones y pruebas experimentales verifican la viabilidad y superioridad de este método. Los resultados muestran que la eficiencia de mecanizado de la pala se mejora en un 24.5%, debido a la reducción de los requisitos sobre los parámetros cinemáticos del eje de avance más alto después de la reprogramación. Además, en comparación con los métodos existentes, el método propuesto no solo puede mejorar la dinámica de los ejes de avance en el mecanizado de múltiples ejes, sino que también tiene ventajas en complejidad computacional y propiedad de variación monótona de la orientación de la herramienta.
Descripción
Las trayectorias de herramientas recíprocas con movimiento simultáneo de cuatro ejes en máquinas de cinco o cuatro ejes se utilizan comúnmente en el mecanizado de palas, que se aplican ampliamente en equipos de alta gama como motores aéreos y turbinas de vapor marinas. Debido a la geometría compleja de las palas, la orientación de la herramienta sufre frecuentemente oscilaciones en este tipo de trayectorias, lo que induce aceleraciones y desaceleraciones innecesarias de los ejes de avance, degradando así la eficiencia y calidad del procesamiento. Aunque existen métodos de optimización de la orientación de la herramienta destinados a resolver el problema mencionado, estos se proponen principalmente para el procesamiento universal de trayectorias para superficies complejas. A diferencia de ellos, este artículo propone un método de reprogramación de la orientación de la herramienta mediante desacoplamiento por partes específicamente para este tipo de trayectoria, que aprovecha al máximo la característica de las trayectorias recíprocas de las palas y toma la variación monótona de los ejes de rotación como una restricción adicional. El proceso de reprogramación se realiza basado en la construcción de un plano, donde el problema de programación se convierte en el ajuste de una curva dentro de un canal factible. A través de dos procedimientos, a saber, programación de linealización y suavizado basado en la asignación de puntos de control, la trayectoria de orientación de la herramienta expresada por la curva puede programarse de manera efectiva de forma por partes, y se puede garantizar directamente la suavidad entre dos piezas adyacentes de las trayectorias de la herramienta. Todo el algoritmo es ligero y no implica operaciones iterativas complejas ni soluciones de optimización funcional. Las simulaciones y pruebas experimentales verifican la viabilidad y superioridad de este método. Los resultados muestran que la eficiencia de mecanizado de la pala se mejora en un 24.5%, debido a la reducción de los requisitos sobre los parámetros cinemáticos del eje de avance más alto después de la reprogramación. Además, en comparación con los métodos existentes, el método propuesto no solo puede mejorar la dinámica de los ejes de avance en el mecanizado de múltiples ejes, sino que también tiene ventajas en complejidad computacional y propiedad de variación monótona de la orientación de la herramienta.