[发明专利]基于特征的数控加工刀具半径补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控加工刀具半径补偿方法，尤其涉及一种基于特征的数控加工刀具半径补偿方法，具体的说是一种基于特征的刀轨半径补偿方法，从而充分利用非标准刃磨刀具，降低零件加工的刀具成本。

背景技术

飞机结构件尺寸大，结构复杂，加工特征多，包含大量自由曲面、相交特征和特殊加工区域，加工难度大。在飞机结构件的数控加工生成过程中，编程工作量大、工艺准备时间长，飞机结构件的数控编程日益成为影响飞机研制周期的重要瓶颈之一。

由于飞机结构件数控加工过程中，刀具经过一定时间的加工后会产生磨损，不可再按照其标准尺寸进行加工。为降低成本，企业将刀具刃磨（即磨削刀具刃部）至另一尺寸，可再投入生产中进行加工。但由于程编所得程序按照刀具原有标准尺寸生成，刃磨后的刀具无法使用原有程序进行加工。由于飞机大型结构件加工操作数量庞大，若按照刃磨后的尺寸重新生成刀轨进行加工，很大程度上增加了程编人员的工作量；若不使用刃磨刀具，则又会造成加工资源的巨大浪费。在程编工作量日益增长和加工成本日益提升的情况下，建立加工刀具半径补偿方法，充分利用现有的非标准刃磨刀具，降低飞机结构件加工的刀具成本十分必要。

数控加工中的刀具磨损后的补偿方式包括刀具长度补偿和刀具半径补偿两种。刀具长度补偿问题在现有的高档数控系统已经通过RTCP功能很好的解决。对于刀具半径补偿问题，现有的商业系统或者学术研究对底端铣或者侧铣的刀具半径补偿进行了实现。以上刀轨半径补偿方法只是基于刀轨的运动情况进行补偿，在复杂的飞机结构件加工过程中，仅从刀轨几何信息中，无法获知刀具半径的补偿需求。而通过对飞机结构件加工特点的分析，飞机结构件加工中各种加工方法混合存在，对于飞机结构件加工中的各个工步或工序，目前没有系统的刀具补偿的方案，使得上述刀具补偿方法难以实现；同时飞机结构件加工中存在较多端铣和侧铣并存的结构，而直接利用现有方法也无法解决刀具半径补偿的问题。

本发明将在已有的端铣和侧铣刀具补偿方法的基础上，基于飞机结构件的特征的特性，建立不同特征下的刀具补偿模型，以特征为载体集成刀具补偿方法，实现飞机结构件刀具半径补偿方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有的复杂件数控加工过程中一旦刀具半径发生变化就需要重新生成新的加工程序，造成编程复杂，周期长的问题，发明一种基于特征的数控加工刀具半径补偿方法，以解决现有的飞机结构件数控加工刀具半径补偿问题，充分利用现有的非标准尺寸的刃磨刀具，降低飞机结构件加工的刀具成本。

本发明的技术方案是：

一种基于特征的数控加工刀具半径补偿方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，利用零件CAD三维模型对其进行特征识别，得到零件加工特征；

步骤2，以零件特征识别结果为基础，对零件进行工艺决策，工艺决策内容包括加工方式、加工参数以及加工驱动几何提取；

步骤3，生成包含刀位点信息、加工特征信息以及加工操作信息的APT文件，作为后置处理刀具半径补偿的基础；

步骤4，以生成的APT文件作为后置处理模块的输入；根据刀具半径信息和APT文件中的特征信息、加工方式信息确定是否需要进行刀具半径补偿以及刀具半径补偿类型；

步骤5，如果需要进行刀具半径补偿，则根据步骤4中确定的刀具半径补偿类型确定刀具半径补偿矢量；

步骤6，如果需要进行刀具半径补偿，则将APT文件中的刀位点按照步骤5中计算的刀具半径补偿矢量进行偏置，得到新的刀位点信息，进而生成数控加工程序；否则直接生成数控加工程序；

步骤7，如果刀具半径发生改变，将不需要从步骤2开始，只需要重复步骤4、5、6即可得到刀具半径变化之后的数控加工程序；从而实现刀具半径补偿的快速实现，使新的数控加工程序快速投入数控加工生产中。

所述的生成的APT文件中除了包括加工刀位点基本信息之外，还包括用于确定刀具半径补偿类型的加工特征信息以及加工方式信息。

所述的刀具半径补偿类型包括：侧铣补偿、端铣补偿和端铣侧铣混合补偿；刀具半径补偿类型对应的补偿算法为：侧铣补偿算法、端铣补偿算法和端铣侧铣混合补偿算法。

所述的基于特征的刀具半径补偿方法是建立在刀具半径补偿类型与加工特征和加工方式的映射关系之上的；

刀具半径补偿类型同加工特征和加工方式的映射关系为：

筋特征加工：筋过渡特征的加工，属于端铣补偿类型；筋顶特征的加工不需要补偿；

槽腹板特征加工：水平腹板的加工，不需要补偿；斜腹板的加工，属于端铣侧铣混合补偿类型；