[发明专利]一种以平滑切削功率为目标对刀具轨迹进行优化的方法

说明书

本发明涉及一种以平滑切削功率为目标对刀具轨迹进行优化的方法，通过对数控加工过程中切削深度进行分层处理，实现了使数控机床主轴输出功率平滑的目的，主要对NC代码的校对、基于NC代码的加工路径反求及加工路径的分类和标记、粗加工中刀具轨迹分层处理3个方面进行处理，本发明可用于高档数控铣床，在加工过程中对刀具的切削路径进行优化，最终获得了能够稳定加工的数控程序，进而提高机床、刀具、和工件的安全性。

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种通过优化刀具的切削路径来保证机床输出功率平滑的方法。主要针对航空领域用户需求及工艺特点，用于高档数控铣床，在加工过程中对刀具的切削路径进行优化，最终获得了能够稳定加工的数控程序，进而提高机床、刀具、和工件的安全性。

背景技术

为了提高数控机床的加工技术的应用水平，降低数控加工的加工成本以及确保零件与产品的加工质量，无论是国内还是国外对数控加工中的切削参数优化技术做了大量的研究工作。在数控加工过程中，当刀具的轴线切削深度骤然增加或切屑厚度急剧变化时，有可能会导致刀具瞬间铣削力急剧增大，机床和刀具的振动幅度增加，这样不仅会降低零件或产品的加工精度，还会降低机床和刀具的使用寿命。因此，机床主轴输出功率的平滑研究具有十分重要的理论意义和经济效益。

目前，国内、外对机床主轴输出功率的优化研究的目的大多是为了提高机床的加工效率，优化方法一般也是通过优化切削参数中的进给速度，来提高数控机床的加工效率。对于平滑机床主轴的输出功率，现行常用的方法是通过降低或提高切削加工过程中的切削进给速度，来使机床主轴输出功率下降或上升。但是，虽然优化进给速度的方法可以有效平滑机床主轴的输出功率，但平繁的加减加工过程中的切削进给速度，对机床的动力学行性能要求很高，并且当某段加工路径的输出功率非常大时，仅仅通过降低进给速度的方法，并不能使机床主轴的功率可以平滑输出，就算是将进给速度的值降到机床所允许的最小值时，此处的输出功率仍然非常高，这个时候就需要提出一条新的思路，对切削参数进行优化，使机床主轴功率可以平滑输出。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种以平滑切削功率为目标对刀具轨迹进行优化的方法，在给定复杂结构件加工代码的基础上，对数控加工切削参数进行优化研究，从而最大限度保持机床主轴功率输出曲线平滑，进而提高机床、刀具、和工件的安全性。

本发明的技术方案包括以下步骤：

第一步：数控程序进行校对：

利用NC代码的校核器，对加载的数控程序进行校对，保证其格式、语法、词法的正确性并且可以被分层系统所识别；

第二步：数控代码到加工路径映射:

将求得的刀具加工路径进行分类且标记，为后续的刀具轨迹分层优化处理做准备；

第三步：加工路径分层：

将刀具的加工路径分为5类，分别为：直线加工，加工过程中功率不变；直线加工，加工过程中功率改变；曲线加工，加工过程中功率不变；曲线加工，加工过程中功率改变，R、I、J、K 不变；曲线加工，加工过程中功率改变，R、I、J、K 改变，按照所述的5 类的特点分别进行分层处理；

第四步：基于VERICUT仿真的刀具轨迹干涉检测：

利用VERICUT 仿真软件的机床运动仿真模块（Verification）对分层后的刀具轨迹进行刀具轨迹模拟仿真，检查优化后的NC代码的可行性和刀具的干涉状态，若NC代码中出现错误或刀具轨迹发生干涉的问题需要对NC代码进行修改，再次进行仿真检查，直到没有问题出现。

所述的步骤1中，NC代码校核器针对下述问题进行编译：

针对加载的数控程序中因人为因素造成的错误进行编译；

针对数控程序的格式、词法、语法上的错误进行编译；