[发明专利]一种非可展直纹面五轴侧铣加工刀位修正方法

说明书

一种非可展直纹面五轴侧铣加工刀位修正方法，该方法先根据非可展直纹面两条边界曲线的控制点和基函数，构造出非可展直纹面；采用偏置法，得到偏置刀轴曲面；再离散偏置刀轴曲面得到离散的初始刀位，构成初始刀具路径，由初始刀具路径得到实际刀轴扫掠面；计算实际刀轴扫掠面和偏置刀轴曲面之间的距离，得到由实际刀轴扫掠面与偏置刀轴曲面不重合所导致的几何偏差；再按照每三个相邻刀位为一组，优化每一个刀位组中间刀位的刀尖中心点和刀尾中心点，使几何偏差达到最小值，得到优化后的刀位。本发明减小了侧铣加工非可展直纹面过程中由于实际刀轴扫掠面和偏置刀轴曲面不重合所形成的几何偏差，有效提高了侧铣加工的加工精度。

技术领域

本发明涉及五轴侧铣加工领域，特别涉及非可展直纹面的侧铣加工刀具路径优化方法。

背景技术

在机械制造领域，五轴侧铣加工在航空航天零件、模具、汽车等领域得到了广泛的应用。相比于传统的三轴加工，五轴加工具有额外的两个转动自由度，更适合复杂曲面的加工。五轴加工主要分为球头铣刀的点铣和圆柱铣刀的侧铣两种加工方式，对于复杂非可展直纹面的加工，球头铣刀的点铣是点接触加工方式，加工效率低。而五轴侧铣加工是线接触加工方式，材料去除率高，具有加工时间少，成本低等优点。

非可展直纹面是直母线沿着边界曲线扫掠得到，目前常采用侧铣加工方式进行加工。非可展直纹面沿着单位法向量偏置刀具半径得到偏置刀轴曲面，偏置刀轴曲面是连续的曲面。实际上，数控系统不能使刀具沿着连续的偏置刀轴曲面进给，而是读取CAM软件生成的离散刀位数据驱动刀具进给。刀具沿着离散刀位数据进给时产生实际刀轴扫掠面，在偏置刀轴曲面和实际刀轴扫掠面之间不可避免地存在着几何偏差。该几何偏差是由于偏置刀轴曲面和实际刀轴扫掠面不重合造成的。因此，对于非可展直纹面的加工，提供一种能够减小几何偏差的刀位修正方法是至关重要的。

针对五轴侧铣加工，现有的CAM软件在生成刀位数据时仅仅是采用了偏置算法，没有考虑上述所提到的几何偏差。对现有技术文献检索发现，中国专利申请号为：201210237109.8的发明专利公开了一种类直纹面整体叶轮曲面的侧铣加工方法，其采用计算刀具包络面和类直纹面之间的几何偏差对刀具路径进行整体优化；中国专利申请号为：201410186035.9的发明专利公开了一种多行侧铣加工的刀位规划方法，其以第一片目标曲面的刀具路径为基础，进而得到第二片目标曲面的初始刀轴面，再对第二片目标曲面的刀位进行规划。上述两个文献的研究优化了刀具包络面和设计曲面之间的几何偏差，均并未考虑由于离散刀位导致的几何偏差。

发明内容

针对上述现有技术的不足和缺陷，本发明的目的在于提出一种非可展直纹面五轴侧铣加工刀位修正方法，从而能够有效地减小由于离散刀位形成的几何偏差，提高五轴侧铣加工非可展直纹面的加工精度。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种非可展直纹面五轴侧铣加工刀位修正方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

1)根据给定的非可展直纹面控制点和基函数，构造出非可展直纹面，再由给定的刀具参数，采用两点偏置法，偏置得到偏置刀轴曲面；

2)根据加工要求，离散偏置刀轴曲面得到初始刀位，所有的初始刀位构成初始刀位数据，每两个相邻的初始刀位构成一个初始刀具路径曲线线段，由所有的初始刀具路径曲线线段得到初始刀具路径；

3)根据初始刀具路径，刀具沿着初始刀具路径曲线线段进给，得到实际刀轴扫掠面，计算实际刀轴扫掠面和偏置刀轴曲面之间的几何偏差，得到一段初始刀具路径曲线线段上的几何偏差；

4)根据步骤3)，重复所有的初始刀具路径曲线线段，得到几何偏差在非可展直纹面上的分布；