[发明专利]槽特征内型转角一体化精加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械零件的加工方法，尤其是一种槽内型及其转角的精加工方法，具体地说是一种在数控铣床上利用同一把刀具对槽特征内型和转角进行一体化精加工的方法。 

背景技术

槽特征在飞机结构件中广泛存在，目前航空主机厂采用的加工方法是先用大直径的刀具精加工内型，然后采用小直径的刀具精加工转角。这种方法在加工过程中需要进行换刀，影响加工效率；加工转角时由于切削力的急剧变化，导致刀具震动加剧，磨损加速，可能出现刀具崩刃、断刀等事故发生；此外由于换刀的原因会在转角处有明显的接刀痕，影响了零件的表面加工质量。 

查阅现有技术与文献发现，专利（专利号 CN201110059891.4）公布了一种高速铣加工壁板类零件转角加工方法，该专利提出了转角特征典型加工步骤：首先进行槽腔粗加工，对侧壁留有余量；然后选用与转角半径对应的铣刀进行转角精加工；转角的切点向外偏置3~5mm作为刀具的切入点，同时设置刀具切入角度；最后采用大切深精铣转角。该方法能够解决转角加工的问题，但是没有考虑刀具的受力情况。 

H.S.Choy等在学术期刊《Computer-Aided Design》2003,35（2）p155-166上发表的论文“A corner-looping based tool path for pocket milling”，公开了一种内型转角加工方法，该方法采用同一把刀具加工槽特征内型和转角。通过在转角处采用多次走刀的方式，使得切削量均匀，从而达到改善刀具切削力的目的。但是该方法没有考虑刀具接触角变化对刀具受力的影响。 

M.Sharif UDDIN等在会议International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century上发表的论文“Constant engagement tool path generation enhance machining accuracy in end milling”，公开了一种精加工刀轨算法，为了避免加工最后一层刀轨时，刀具接触角发生变化，刀具负荷不稳定，引起刀具震动，影响工件表面加工质量。通过改变刀具轨迹使得最后一层刀轨的余量满足刀具恒定接触角的要求，从而使得刀具负荷恒定，避免刀具震动，提高工件表面加工质量。但是该方法没有考虑在整个加工过程中的接触角变化对刀具受力的影响，并且不能适应于内型-转角一体的加工。 

槽特征内型转角精加工方法是用在飞机结构件的槽特征，到目前为止，尚没有公开采用恒定接触角和最大接触角原则，使用同一把刀具加工槽特征内型转角的方法及其刀轨的生成方法。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的槽特征内型转角加工存在的效率低、工件表面加工质量低、加工过程中刀具受力不均匀，导致刀具震动，容易引起刀具崩刃、断刀等事故发生等问题，发明了一种效率高、表面加工质量高、刀具负荷平稳的槽特征内型转角一体加工方法。 

本发明的技术方案是： 

一种槽特征内型转角一体加工方法，其特征是它包括以下步骤：

步骤1，根据槽特征的粗加工信息，获得转角槽特征内型及转角的粗加工余量；

步骤2，根据粗加工余量信息，构建包含粗加工余量的信息模型，在槽特征腹板所在平面内建立含粗加工余量的槽特征内型边的曲线方程，以下简称加工余量的曲线方程；

步骤3，依据加工余量的曲线方程，按照一定的离散精度对粗加工余量曲线进行离散，得到离散点集P；

步骤4，选择进刀点，设置圆弧进刀；

步骤5，计算在加工侧面直线段L时刀具的接触角 ，并将设定为最大接触角；

步骤6，将侧面余量方程离散得到的点沿各自在内型面外法向方向偏置形成加工侧面直线段时的刀位点；

步骤7，由于转角处余量不均匀，为改善刀具的受力情况，在加工转角时采用循环铣的方式进行加工，根据转角处余量曲线方程离散的点求解循环铣径向第一层切削刀轨的刀位点与接触点；

步骤8，通过圆弧段、直线段和圆弧段三段线段将径向第一层循环刀轨形成封闭刀轨；

步骤9，按照步骤3的方法对封闭环中的圆弧和直线段进行离散，得到相应的刀位点；

步骤10，以上一层径向循环刀轨加工过程的接触点为控制顶点，拟合成B样条曲线，得到当前加工余量的曲线方程； 

步骤11，根据拟合的B样条曲线，计算刀具与转角面贴合时的刀具接触角；