[发明专利]转角插铣加工的插铣点位构建方法

摘要

本发明提供了一种转角插铣加工的插铣点位构建方法，属于飞机结构件数字化制造技术领域。该方法是基于转角残留区域，在保证加工刀具极限切宽的前提下，以刀具加工切宽为步距，采用残留退缩的方式进行分层布点，进而实现转角插铣点位的构建。本发明提出的方法可以实现结构件中转角插铣加工点位的构建，该方法为转角插铣快速数控编程提供关键技术，实现了基于残留域的转角插铣加工数控程序的快速编制，同时，该方法对于其它结构特征的插铣加工编程具有较大的借鉴作用。

主权项

1.一种转角插铣加工的插铣点位构建方法，其特征在于，步骤如下：(1)转角残留区域构建：1)将转角切入端轮廓线li向转角圆心方向偏置切入端余量δi，得到上把刀具加工切入边界线lpi，同理，将lo向圆心侧偏置余量δo，得到上把刀具加工切出边界线lpo；2)以上把刀具半径Rp为半径，对边界线lpi、lpo进行倒圆角，获得圆弧线lpc，切点A为切宽增大起始点，切点B为切宽增大结束点，至此，由边界线li、lc、lo以及lpc包围形成的区域σp即为转角残留区域；lc为转角残留区域顶部的端点；(2)初始刀位轨迹线构建：1)偏置量δ计算：δ＝Rc－Wc；式中：Rc为当前加工刀具的半径，Wc为当前刀具的切宽；2)以上把刀具加工边界线lpc为基准，向上把刀具所形成残留圆角的圆心Op一侧偏置δ，即获得初始刀位轨迹线f1，其中Fs为起始点，Fe为终止点；(3)插铣布点域Ec构建：1)偏置量δc计算：δc＝Rc+Ac式中：Rc为当前加工刀具的半径，Ac为当前刀具加工后的余量；2)将转角轮廓线li、lc、lo向圆心Op所在内侧方向偏置δc，获得基于转角轮廓线的刀位轨迹边界线，包括边界线bi、bc、bo，当Rc＞＝rc时，rc为待加工转角半径，边界线bc不存在；连接AOp，与bi相交于Bs；连接BOp，与bo相交于Be；Bs为边界线起始点，Be为边界线终止点；由边界线bi、bc、bo、BeOp和OpBs组成的环所包围的区域Ec为插铣布点域；(4)基于残留域进行残留退缩式分层：当初始刀位轨迹线f1与bi、bc、bo均不相交，且fi不包含在插铣布点域Ec时，分层结束，加工转角残留需要分层数N＝1；否则，以初始刀位轨迹线f1为基线，沿去除余量的方向，由Op指向Oc的方向逐层进行偏置，偏置量为当前刀具切宽Wc，每层偏置线fi＝f1+(i‑1)×Wc；当fi与bi、bc、bo均不相交，且fi不包含在插铣布点域Ec时，分层结束，加工转角残留需要分层数N＝i；(5)计算每层有效布点轮廓线：设第i层插铣布点域为Ei；当i＝1时，Ei＝Ec；当i≥2时，Ei＝Ei‑1－Vi‑1；设第i层刀位轮廓域为Ti；延长线段OpBe和OpBs，与分层圆弧偏置线fi分别交于Fei、Fsi，则由fi、OpFei、OpFsi组成环所包围区域即为Ti；设第i层有效布点域为Vi，则有Vi＝Ei∩Ti，提取Vi边界环Li，由此即求得，第i层有效布点轮廓线Lvi：Lvi＝Li∩{fi，bi，bc，bo}；(6)计算插铣进刀点位集Pa：设第i层有效布点轮廓线Lvi＝{mi，mc，mf，mo}，其中mi∈bi，mc∈bc，mf∈fi，mo∈bo，针对不同分层，mi，mc，mf，mo为空，但不能全部为空；Lvi包含多段线段，需要分段进行布点；1)在mf上进行布点：以mf为基准，向残留退缩方向偏置Rc，获得理论加工边界线b；取mf两端点，分别以两端点为圆心，作半径均为Rc的圆c1和c2，当c1和c2相交且二者相交所形成的尖点与b的距离H≤Wcmax时，完成mf上插铣布点；所述的尖点取距离理论加工边界线b较近的交点，该点为实际加工中真实的残留尖点；Wcmax表示当前刀具的极限切宽；当c1和c2不相交或者二者相交所形成的尖点与b的距离H＞Wcmax时，等距递增1个插铣点位，再次判别相邻两刀所形成残留是否满足H≤Wcmax，如果不满足条件，继续等距递增1个插铣点位，直至相邻两刀间残留满足条件H≤Wcmax，完成该段区域插铣布点；2)在mi，mc，mo上布点：在mi，mc，mo上布点时，除判别条件有所区别外，其余方法同上；首先对待布点边线向残留退缩方向偏置Rc，获得理论加工边界线，然后以待布点边线两端点开始，判别相邻两刀的残留H是否满足条件H≤A，A为确定的允许最终残留量，如果满足条件H≤A，则停止布点，否则，等距增加1个插铣点，并判别相邻两刀残留H是否满足判别条件，直至满足条件H≤A，完成该段区域的插铣布点；3)分段完成布点后，形成点位集Pi,对Pi进行去重复处理，然后以Op为参考点，对Pi包含点进行逆时针排序，至此完成第i层有效布点轮廓线Lvi上的插铣布点，求得点位集Pi；4)按照上述方法，依次获得每层的点位集P1、P2……Pn，由此，求得进刀点位集Pa为:(7)计算插铣退刀点位集Pr：设退刀方向向量则有设P_ai为进刀点位集P_a中第i个点，以P_ai为基点，按方向偏置距离D_ret，即求的当前进刀点P_ai对应的退刀点P_ri，据此，求得与进刀点位集P_a对应的退刀点位集P_r；(8)计算插铣点位集P：设进刀点位集Pa中第i个点为Pai，将点Pai沿着转角轴线方向分别向转角的顶面和底面进行投影，得到进刀阶段的两极限位置点Paui、Padi；设退刀点位集Pr中第i个点为Pri，将点Pri沿着转角轴线方向分别向转角的底面和顶面进行投影，得到退刀阶段的两极限位置点Prdi、Prui；由此求得转角残留区域插铣加工的插铣点位集P为：