專利名稱：槽特征內(nèi)型的螺旋銑加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械零件的加工方法，尤其是一種槽內(nèi)型零件的銑削加工方法，具體地說是一種利用數(shù)控銑床對(duì)槽特征內(nèi)型進(jìn)行螺旋銑的加工方法。
背景技術(shù)：
槽特征內(nèi)型在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件上廣泛存在，目前常用的加工方法是采用軸向優(yōu)先加工方法，該方法加工的刀軌按照每層同一高度加工，每加工一層需要一次進(jìn)退刀。利用該方法加工因?yàn)樾枰l繁進(jìn)退刀，加工效率低，每次進(jìn)退刀都會(huì)在零件表面形成刀痕，而且切削力會(huì)頻繁變化，加工過程不穩(wěn)定。螺旋線數(shù)控刀具軌跡有助于提高工件表面質(zhì)量，避免刀具進(jìn)刀和退刀時(shí)在工件表面留下刀痕或壓痕，最大限地減小精加工后手工打磨的需要；大大減少了提、退刀次數(shù)，力口 工速度快、效率高。其運(yùn)動(dòng)軌跡連續(xù)、平滑，最小化刀具的空程移動(dòng)；刀具負(fù)荷穩(wěn)定，沒有進(jìn)給方向和速度的突變，減少刀具的加速和減速，對(duì)刀具和主軸的沖擊小，從而減少刀具的磨損和損壞，提聞了刀具的壽命。查閱現(xiàn)有技術(shù)與文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，商業(yè)軟件西門子的PLM NX的CAM功能在高速加工中刀具減振的方法中提到由螺旋線上的螺旋驅(qū)動(dòng)點(diǎn)向零件表面投影，產(chǎn)生適合高速加工的螺旋刀具軌跡，但該方法只能使用在回轉(zhuǎn)面或者平面，對(duì)于非回轉(zhuǎn)面無法處理。專利(專利號(hào)ZL200610134265. 6)公布了一種螺旋線制導(dǎo)的曲面數(shù)控加工方法，該專利將被加工工件的三維曲面網(wǎng)格化，以基于樣條插值的平面等距或非等距螺旋線為參數(shù)線，通過映射生成三維物理空間的加工軌跡，解決了刀具底齒銑曲面的螺旋刀軌生成問題，但該方法不能用來生成槽特征內(nèi)型的螺旋刀軌。王玉國等在學(xué)術(shù)期刊《航空學(xué)報(bào)》2008，9 (I) p216-219上發(fā)表的論文“型腔銑削加工光滑螺旋刀軌生成算法”，公開了一種用于型腔腹板的螺旋刀軌生成算法，通過線性插值型腔邊界的等距多邊形生成螺旋狀折線，然后以指數(shù)函數(shù)分布規(guī)律插入控制頂點(diǎn)，以這些控制頂點(diǎn)所定義的B樣條曲線為基礎(chǔ)規(guī)劃最終刀軌。該方法可以解決平面螺旋銑腹板的問題，但不能用來加工槽特征的內(nèi)型。張瑩等在學(xué)術(shù)期刊《航空學(xué)報(bào)》2009，30 (1)ρ154_158上發(fā)表的論文“多曲面島嶼五軸螺旋刀位軌跡規(guī)劃”，公開了一種阻尼臺(tái)的螺旋刀位軌跡規(guī)劃方法，該方法在保證相鄰螺旋刀軌之間殘留高度等于加工允許誤差的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了刀具的連續(xù)進(jìn)給，從而使得加工能夠高速、高效的進(jìn)行，是屬于軌跡優(yōu)化的研究，并沒有給出螺旋刀軌生成方法，而且該論文所研究的對(duì)象阻尼臺(tái)的結(jié)構(gòu)與槽特征內(nèi)型相差甚遠(yuǎn)，其刀位軌跡規(guī)劃方法也不能應(yīng)用于槽特征的內(nèi)型。槽特征內(nèi)型螺旋銑的方法是用在非回轉(zhuǎn)面的槽腔內(nèi)型，槽腔內(nèi)型螺旋銑的方法的軌跡不是標(biāo)準(zhǔn)螺旋型的加工面，到目前為止，尚沒有公開槽特征內(nèi)型的螺旋加工方法及其刀軌的生成方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的槽特征內(nèi)型加工存在的效率不高、精度難以保證，最終需手工修磨等問題，發(fā)明一種加工速度快、效率高的槽特征內(nèi)型的螺旋銑加工方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種槽特征內(nèi)型的螺旋銑加工方法，其特征是它包括以下步驟步驟1，利用CAM軟件提取槽特征內(nèi)型的驅(qū)動(dòng)線，并離散驅(qū)動(dòng)線以形成底層離散占.步驟2，將底層離散點(diǎn)沿刀具軸向偏置至槽特征頂面位置；步驟3，選擇進(jìn)刀點(diǎn)，圓弧進(jìn)刀；步驟4，根據(jù)槽特征內(nèi)型高度HT()P和軸向切深A(yù)P，計(jì)算出螺旋線層數(shù)m ；步驟5，根據(jù)槽特征內(nèi)型周長I和軸向切深計(jì)算出螺旋角度α ；步驟6，根據(jù)計(jì)算所得的螺旋角度與軸向切深依次將頂層離散點(diǎn)沿刀具軸向反方向偏置形成第一層離散點(diǎn)；步驟7，依次沿各離散點(diǎn)在內(nèi)型面的外法向分別將第一層離散點(diǎn)偏置一個(gè)刀具半徑形成第一層刀位點(diǎn)；步驟8，沿刀具軸向反向分別將第一層刀位點(diǎn)按軸向切深逐層偏置，直至倒數(shù)第二層，形成中間層刀位點(diǎn)；步驟9，將最后一層刀位點(diǎn)的螺旋角度設(shè)置為O度，設(shè)置軸向切深為O. 5mm-2mm,依次將底層離散點(diǎn)沿各底層離散點(diǎn)在內(nèi)型面的外法向偏置一個(gè)刀具半徑，形成最后一層刀軌；步驟10，設(shè)置圓弧退刀，設(shè)置每個(gè)刀位點(diǎn)的刀軸矢量，形成槽特征內(nèi)型螺旋銑完整加工刀軌。所述的螺旋層數(shù)m的計(jì)算方法為m= [Ητ^ΑΡΙ+Ι，式中Η_為頂面到底面的距離，AP為刀具允許的最大切削深度。所述的螺旋角α的計(jì)算方法為a=arCtan(AP/l)，式中I表示I表示槽特征內(nèi)型的周長。所述的第一層刀位點(diǎn)的得到的方法為用OfTPi表示第一層第i個(gè)離散點(diǎn)，用TopPi表示頂層第i個(gè)離散點(diǎn)，用表示刀具軸向單位向量，則第一層離散點(diǎn)的計(jì)算方
法為
權(quán)利要求
1.一種槽特征內(nèi)型的螺旋銑加工方法，其特征是它包括以下步驟 步驟1，利用CAM軟件提取槽特征內(nèi)型的驅(qū)動(dòng)線，并離散驅(qū)動(dòng)線以形成底層離散點(diǎn)； 步驟2，將底層離散點(diǎn)沿刀具軸向偏置至槽特征頂面位置； 步驟3，選擇進(jìn)刀點(diǎn)，圓弧進(jìn)刀； 步驟4，根據(jù)槽特征內(nèi)型高度HT()P和軸向切深A(yù)P，計(jì)算出螺旋線層數(shù)m ； 步驟5，根據(jù)槽特征內(nèi)型周長I和軸向切深計(jì)算出螺旋角度α ； 步驟6，根據(jù)計(jì)算所得的螺旋角度與軸向切深依次將頂層離散點(diǎn)沿刀具軸向反方向偏置形成第一層離散點(diǎn)； 步驟7，依次沿各離散點(diǎn)在內(nèi)型面的外法向分別將第一層離散點(diǎn)偏置一個(gè)刀具半徑形成第一層刀位點(diǎn)； 步驟8，沿刀具軸向反向分別將第一層刀位點(diǎn)按軸向切深逐層偏置，直至倒數(shù)第二層，形成中間層刀位點(diǎn)； 步驟9，將最后一層刀位點(diǎn)的螺旋角度設(shè)置為O度，設(shè)置軸向切深為O. 5mm-2mm,依次將底層離散點(diǎn)沿各底層離散點(diǎn)在內(nèi)型面的外法向偏置一個(gè)刀具半徑，形成最后一層刀軌； 步驟10，設(shè)置圓弧退刀，設(shè)置每個(gè)刀位點(diǎn)的刀軸矢量，形成槽特征內(nèi)型螺旋銑完整加工刀軌。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的螺旋層數(shù)m的計(jì)算方法為m=[HT。/AP]+1，式中Η_為頂面到底面的距離，AP為刀具允許的最大切削深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的螺旋角α的計(jì)算方法為a =arctan(AP/l),式中I表示槽特征內(nèi)型的周長。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的第一層刀位點(diǎn)的得到的方法為用OffPi表不弟一層弟i個(gè)尚散點(diǎn)，用TopPj表不頂層弟i個(gè)尚散點(diǎn)，用
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的中間層刀位點(diǎn)由第一層刀位點(diǎn)及加工層數(shù)信息得到，MidPij表示第j層的第i個(gè)點(diǎn)，中間層層刀位點(diǎn)計(jì)算方法為
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的驅(qū)動(dòng)線獲取方法為將零件模型輸入CAM軟件系統(tǒng)，對(duì)零件進(jìn)行建立加工坐標(biāo)系等預(yù)處理，零件特征信息的輸入可以是通過讀入零件的特征信息列表，或者是通過手動(dòng)點(diǎn)選零件的特征以獲取內(nèi)型相關(guān)的驅(qū)動(dòng)幾何，然后根據(jù)驅(qū)動(dòng)幾何提取內(nèi)型刀軌生成驅(qū)動(dòng)線；螺旋刀軌銑內(nèi)型的相關(guān)驅(qū)動(dòng)幾何包括轉(zhuǎn)角面，側(cè)面，頂面，腹板面。
全文摘要
一種槽特征內(nèi)型螺旋銑加工方法，它首先提取槽特征內(nèi)型的驅(qū)動(dòng)線，離散驅(qū)動(dòng)線形成底層離散點(diǎn)，將底層離散點(diǎn)沿刀具軸向偏置至槽特征頂面位置形成頂層離散點(diǎn)，選擇進(jìn)刀點(diǎn)，設(shè)置圓弧進(jìn)刀，基于頂層離散點(diǎn)根據(jù)螺旋角度與軸向切深沿刀具軸向反向偏置形成第一層離散點(diǎn)，進(jìn)而形成第一層刀位點(diǎn)；沿刀具軸向反向依次將第一層刀位點(diǎn)按軸向切深逐層偏置直至倒數(shù)第二層，形成中間層刀位點(diǎn)；將最后一層刀位點(diǎn)設(shè)置螺旋角度為0度，形成最后一層刀位點(diǎn)，設(shè)置圓弧退刀，設(shè)置每個(gè)刀位點(diǎn)的刀軸矢量，連接所有刀位點(diǎn)，形成槽特征內(nèi)型螺旋銑完整加工刀軌。本發(fā)明可以減少進(jìn)退刀次數(shù)，增加切削的平穩(wěn)性，提高表面加工質(zhì)量和加工效率。
文檔編號(hào)B23C3/28GK102825315SQ20121029794
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者李迎光, 劉長青, 王偉, 劉旭, 郝小忠, 周鑫 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)