[发明专利]一种转角特征插铣刀轨自动生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种转角特征插铣刀轨自动生成方法，尤其涉及一种飞机复杂结构件转角特征插铣刀轨的生成方法，属于CAD（计算机辅助设计）/CAPP（计算机辅助工艺过程设计）/CAM（计算机辅助制造）技术领域。

背景技术

飞机结构件型腔转角数目多，编程工作量最大，耗时最长。采用一般侧铣加工方法，加工效率低，且手动编程工作量大。插铣法又称为Z轴铣削法，是实现高切削率金属切削最有效的加工方法之一。对于难加工材料以及刀具悬伸长度较大的加工，插铣法的加工效率远远高于常规的端面铣削法。在需要快速切除大量金属材料时，采用插铣法可使加工时间缩短一半以上。插铣加工方法还具有以下优点：1）可减小工件变形；2）可降低作用于铣床的径向切削力，这意味着轴系已磨损的主轴仍可用于插铣加工而不会影响工件加工质量；3）刀具悬伸长度较大，这对于工件凹槽或表面的铣削十分有利，而转角处在槽腔当中，一般转角深度与槽腔深度一致。加工时刀具悬伸长度大，因此非常适用插铣加工。

插铣法的最大特点是非常适合粗加工和半精加工，特别适用于具有复杂几何形状航空零件的粗加工，可从顶部一直插铣到根部，插铣深度可达250mm而不会发生振颤或扭曲变形，加工效率高。采用插铣法可有效减小径向切削力，减小振动，具有更高的加工稳定性，被推荐用于航空零部件的高效加工。

飞机结构件型腔转角采用插铣加工方法能很大程度提高加工效率，但是对于手动编程却是一个很大的挑战。手动添加插铣操作需要创建大量辅助几何，包括点和轴线。辅助几何的空间位置需依据零件的加工信息和特征信息进行计算，尤其是用插铣五轴转角，辅助点没有依附面，且轴向较难准确确定。一般飞机结构件型腔转角数目多，结构复杂，用手动编程耗时长，程序员重复劳动工作量大，效率低。插铣编程效率影响了零件的整个加工生产周期，进而影响了企业的生产效率和经济效益。

对现有的技术文献检索发现，胡俊志等在学术期刊《机械制造及自动化》2008,37（3），P37-39上发表的论文“型腔转角插铣粗加工方法”，通过获取的加工信息计算转角的插铣加工区域、刀轴加工方向和插铣刀位点的位置，最后通过对插铣点进行适当处理，得到最终的插铣刀位点。该方法的不足之处在于：（1）没有考虑到实际加工中的情况，实际加工中插铣的刀具半径应大于等于转角半径，所以不存在插铣刀位点处于转角弧面内的情况；（2）计算刀轴方向的方法没有考虑到转角面为自由曲面的情况，对于自由曲面的转角面计算的刀轴方向存在误差；（3）没有考虑到实际加工当中的余量问题，即要精确保证插铣侧面和底面腹板的余量；（4）没有论述刀位点在轴向的分布情况，若只是采用一层刀位点，对于三轴转角插铣可以通过CAM软件的适当操作通过定义插铣深度可以确保腹板余量，但对于五轴加工转角则不能直接得到其插铣深度，需要通过一定计算才能得到；（5）插铣加工方法在工艺上有所要求，必须在满足这些工艺要求的前提下，最后生成的插铣刀轨才是正确的、实际可用的。

现有的插铣刀轨自动生成方法在企业实际生产情况和零件加工工艺等方面欠考虑，且在处理方法上没有考虑到保证加工余量加工精度、复杂曲面处理等问题，使其生成刀轨的正确性、可靠性、实用性不强。而本方法则可以很好的解决以上问题，并可在企业生产当中得到良好的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种高效率、高准确率的飞机结构件型腔转角特征插铣刀轨的自动生成方法。

本发明采用如下技术方案，一种转角特征插铣刀轨自动生成方法，包括如下步骤：

步骤1、零件模型和零件特征信息的输入；

步骤2、获取转角特征插铣几何驱动面；

步骤3、转角特征插铣加工信息的输入；

步骤4、根据输入的特征信息和加工信息计算出转角特征插铣的加工几何区域；

步骤5、处理自由曲面的转角特征和包含几何碎面转角特征；

步骤6、刀轴方向的计算，即刀具加工方向的计算；

步骤7、自动创建插铣辅助几何；

步骤8、自动生成插铣刀位点；

步骤9、修正插铣的刀位点；

步骤10、去除冗余的刀位点；

步骤11、根据插铣的工艺要求对单个转角生成的刀位点进行排序，设置插铣刀轨的各段进给速度，使生成的刀位点满足插铣的工艺要求；

步骤12、生成转角特征插铣刀轨。

其中，

步骤1中零件特征信息的输入可以采用自动读入特征列表信息的方式或手动点选零件特征的方式。其中特征列表信息是特征识别的结果。