[发明专利]一种用于直刃尖刀超声切削的数控编程方法

说明书

一种用于直刃尖刀超声切削的数控编程方法，它涉及一种非标刀具的编程方法。本发明的目的是为了解决直刃尖刀在使用过程中，由于刀具属于非回转体的非标刀具，其在现有CAM软件中并无相应刀具模型，从而造成直刃尖刀无法直接使用CAM软件进行数控编程的问题。本发明具有以下步骤：S1、利用平头铣刀对工件进行数控编程，并得到相应的APT刀位文件；S2、从刀位文件中提取直刃尖刀的实时刀面矢量；S3、进行直刃尖刀刀刃矢量向刀轴矢量的转换；S4、进行平头铣刀刀位点向直刃尖刀刀位点的转换。本发明用于蜂窝芯材料的超声切削加工，解决了直刃尖刀的数控编程应用难题，拓宽了直刃尖刀的使用范围，进而大大提升了蜂窝芯材料的加工质量和加工效率。

技术领域

本发明涉及数控编程技术领域，具体涉及一种用于直刃尖刀超声切削的数控编程方法。

背景技术

直刃尖刀作为一种新型刀具，其在食品分切、蜂窝结构材料(如Nomex蜂窝和铝蜂窝)的切削加工中均有使用，该刀具与传统旋转体刀具不同，刀体呈片状形式，故无法借助主轴高速旋转来去除材料，往往都是在超声作用下依靠其锋利的刃口对材料进行切削。目前，直刃尖刀超声切削已在Nomex蜂窝芯的粗加工型面和大余量去除材料方面发挥了重要作用。

直刃尖刀因其结构有别于传统旋转体刀具，从而造成了在数控编程时的种种困难。当前对于该刀具的编程，均是将其等效处理后进行数控编程，而此编程方法会使工件加工后的误差较大，主要是等效刀具与直刃尖刀因形状不同而造成编程尺寸与实际加工尺寸的误差，且直刃尖刀是靠其刀刃去除材料，刀刃与刀轴并不平行，但该编程方法也并未考虑此差异。正是因为这些误差的存在，导致直刃尖刀目前只能用于前期粗加工阶段，而无法用于材料的精加工去除，影响了整体的加工效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决直刃尖刀在使用过程中，由于刀具属于非回转体的非标刀具，其在现有CAM软件中并无相应刀具模型，从而造成直刃尖刀无法直接使用CAM软件进行数控编程的问题。

本发明的技术方案是：一种用于直刃尖刀超声切削的数控编程方法，具有如下步骤：

S1、利用平头铣刀对工件进行数控编程，并得到相应的APT刀位文件；

S2、从刀位文件中获取平头铣刀的刀位点和刀轴矢量，并以此获得待编程直刃尖刀的实时刀面矢量；

S3、基于获取的平头铣刀的刀轴矢量和直刃尖刀的实时刀面矢量进行直刃尖刀刀刃矢量向其刀轴矢量的转换；

S4、基于获取的平头铣刀的刀位点和直刃尖刀的实时刀面矢量进行平头铣刀刀位点向直刃尖刀刀位点的转换。

进一步地，所述步骤S2中，从刀位文件中提取直刃尖刀实时刀面矢量的具体计算过程如下：

平头铣刀在每一个刀位点处均有相应的刀位点o(x,y,z)和刀轴矢量t(i,j,k)，相邻两刀位点的连线构成对应的切线矢量，记为r，利用右手螺旋定则可得直刃尖刀刀面矢量w，其计算公式为：w_n＝t_n×r_n，其中，n＝1,2,3…。

所述平头铣刀的底面半径为e；

所述直刃尖刀的刀尖半角为θ，刀具底部刃口半长为d；

所述刀尖半角θ为刀具中心面内，刀刃与刀轴的夹角；

所述刃口半长d为刀具底部刃口长度的一半；

进一步地，所述步骤S3中，进行直刃尖刀刀刃矢量向刀轴矢量转换的具体计算过程如下：