[发明专利]一种多轴联动砂带磨削加工中的进退刀路规划方法

说明书

技术领域

本发明属于数控磨削加工技术领域，具体是一种进退刀路的规划方法，适用于多轴联动数控砂带磨削机床对航空叶片型面进行抛磨加工。

背景技术

诸如叶片之类的复杂薄壁类零件型面为空间自由曲面，曲率变化大，在数控铣削加工后易发生变形，导致磨削加工余量分布不匀。业内通常使用磨削加工来保证加工余量的均匀性。但是，随着叶片尺寸和体积的不断增大，采用手工抛磨越来越困难，效率低下，加工质量难于保证——传统的手工抛磨已经逐渐成为制约叶片行业快速发展的瓶颈，迫切需求采用多轴联动数控抛磨来解决叶片型面精加工问题。叶片砂带磨削编程是指根据加工区域特性，融合叶片砂带磨削工艺规划，然后生成磨削加工轨迹并输出控制机床姿态的刀位文件。通常在多轴砂带磨床中我们称砂带轮远离工件的方向为Z向，与Z轴对应的旋转轴为C轴。砂带磨削工艺要求控制砂带接触轮轴线的方向随着被加工表面曲率变化，并保证C轴回转中心和被加工面的法向重合。因此叶片数控砂带磨削必须采用至少六坐标联动方式，才能达到较好的磨削效果。

在磨削加工时，为保证加工余量的等量磨削，需要利用一定的浮动压力，来保证在砂带轮随着叶片型面运动过程中砂带与工件的压力相等。同时浮动压力可以避免因机床标定误差以及砂带和砂带轮尺寸误差引起的过切和欠切。因此在实际磨削过程中砂轮由于气缸的作用被压回一段距离，这个设计距离称之为浮动高度，这个过程中实时的浮动高度称之为“压深”。现有的多轴联动数控砂带磨削加工软件中，刀具轨迹的进退刀方式大多是采用沿曲面法向的方式进退刀。这种进退刀的方法简单实用，广泛的应用于各种数控加工编程软件。但是在进刀过程中，砂带轮从接触工件开始到达到进刀压深这一段时间内，砂带轮一直停留在刀具路径的初始切削位置，同样的切削条件下，接触时间越长，切削量越大，退刀过程也同理，以至于在退刀和初始切削位置出会出现过切。发生过切会影响到表面质量和余量的均匀性，对叶片型面流线造成破坏。

发明内容

本发明提出了一种多轴数控砂带磨削进退刀路规划方法，目的在于通过规划冗余的进刀和退刀路径，将原本在轨迹首点和末点处处理的浮动高度分配给加工路径上的其它的刀位点，从而减少首点和末点的磨削时间，达到避免过切的目的。

为实现上述目的，本发明所提出的叶片砂带磨削进退刀规划方法如下：

一种砂带磨削加工的进退刀轨迹规划方法，用于对砂带磨削加工中的进刀轨迹和退刀轨迹进行优化，其特征在于，该方法包括：

确定初始进刀路径和退刀路径，即将磨削加工轨迹中从初始切削位置开始的多个连续刀触点形成的轨迹作为初始进刀路径，将磨削加工轨迹中包括切削结束位置的最后多个连续刀触点形成的轨迹作为初始退刀路径；

确定优化的进刀路径和退刀路径，即将所述初始进刀路径中沿其最后一个刀触点依次到所述初始切削位置，然后再从该初始切削位置反向依次到所述最后一个刀触点所形成的路径作为优化的进刀路径；将所述初始退刀路径中从其中的第一个刀触点开始依次沿后续刀触点至切削结束位置，然后从该切削结束位置反向依次至第一个刀触点所形成的路径作为优化的退刀路径；

确定优化的进刀路径和退刀路径上各刀触点处对应的刀具浮动高度，即优化的进刀路径中从第一个刀触点到最后一个刀触点处其对应的浮动高度依次增加，优化的退刀路径中从第一个刀触点到最后一个刀触点其对应的浮动高度依次增加；

根据上述优化的进刀路径和退刀路径及各自对应的浮动高度，即可确定优化的砂带磨削加工中的进刀轨迹和退刀轨迹。

作为本发明的进一步优选，所述的优化的进刀路径包括第一进刀路径和第二进刀路径，其中所述第一进刀路径为从所述初始进刀路径中最后一个刀触点依次沿连续各刀触点至所述初始切削位置点的连线所形成的路径，所述第二进刀路径为与所述第一进刀路径方向相反的路径，即从初始进刀路径中的初始切削位置点依次沿各刀触点至所述最后一个刀触点的连线所形成的路径。

作为本发明的进一步优选，所述的优化的退刀路径包括第一退刀路径和第二退刀路径，其中所述第一退刀路径为从初始退刀路径中的第一个刀触点依次沿后续各刀触点至所述切削结束位置点的连线所形成的路径，所述第二退刀路径为与所述第一退刀路径方向相反的路径，即从所述初始退刀路径中的切削结束位置点依次沿各连续刀触点至其中的第一个刀触点的连线所形成的路径。

作为本发明的进一步优选，所述第一进刀路径和第二进刀路径中，位置对应的两刀触点所对应的刀具浮动高度之和为恒定值，且均为磨削加工深度。