[发明专利]整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法

说明书

本发明提供一种整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法，包括以下步骤：S1、顶刀识别：判断相邻两次插铣的刀具底部圆是否发生相交，若相交则认为发生顶刀现象；S2、选取旋转基点：第i次插铣刀具底部圆与整列刀具轴线所形成的直纹面的延伸面会有两个交点，选取距离交线较远的交点作为旋转基点；S3、顶刀排除：通过旋转获得新的刀具轴线和刀位点，S4、顶刀检测：返回步骤S1，计算是否存在顶刀现象，若存在，则重复步骤S2和步骤S3，直到排除顶刀现象。本发明所述的整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法，通过调整刀轴矢量和刀位点来排除插铣顶刀问题，避免因插铣顶刀而导致的过载、振动等加工异常，在保证插铣加工高效率的同时，不影响后续加工的效率。

技术领域

本发明涉及整体叶轮插铣加工领域，具体而言，尤其涉及一种五轴插铣轨迹规划中的顶刀识别及排除方法。

背景技术

插铣法又称Z轴铣削法，切削效率比传统的铣削高4～5倍，尤其在难切削材料的大去除率方面有优势。插铣加工沿刀具轴向进给，具有径向切削力小，切削稳定性好，允许采用大长径比刀具等特点，非常适合深型腔、深沟槽类零件的粗加工。插铣是目前材料去除效率较高的切削加工方法，可以显著缩短加工时间。目前三轴插铣模块，已经是主流CAM软件的标准配置，在模具制造、航空航天结构件加工等领域的应用越来越多，取得了良好的应用效果。但是由于插铣顶刀问题的存在，制约了插铣技术在五轴加工中的应用。

插铣过程中，当有顶刀问题存在时，工件加工表面时常会出现当前插铣的刀具端面痕迹与前一刀插铣的刀具端面痕迹发生大面积干涉。导致当前加工的径向切深突然增大，切削载荷瞬间成倍增加，引起过载或较大的切削振动。在现有的加工仿真技术中，插铣顶刀既不属于过切，也不属于碰撞干涉，无法被现有CAM和加工仿真软件自动识别。

已有对插铣顶刀问题的研究，都是通过逐步减小插铣深度来避免插铣顶刀。逐步减小插铣深度会导致后续加工都要减小插铣深度，将给后续加工残留较多的切削余量，影响半精加工的效率。对于三轴加工，因逐步减小插铣深度而残余的材料可通过面铣方法快速去除，但是对于整体叶轮五轴加工，若采用逐步减小插铣深度方法排除顶刀，轮毂面残留的工件材料只能通过点铣法去除，严重影响半精加工的效率。

发明内容

根据上述提出插铣顶刀的存在，极大影响加工效率的技术问题，而提供一种整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法。本发明主要利用对发生顶刀的位置通过调整刀轴矢量和刀位点，从而排除顶刀现象，大幅提高粗加工效率。

本发明采用的技术手段如下：

一种整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法，包括以下步骤：

S1、顶刀识别：

根据现有常规的五轴插铣加工刀具轨迹数据，建立顶刀识别模型，分析在插铣到工件底部时相邻插铣刀具的底部圆相对的位置关系，判断相邻两次插铣的刀具底部圆是否发生相交，若相交则认为发生顶刀现象。

S2、选取旋转基点：

对存在顶刀现象的位置，第i次插铣发生顶刀，通过对第i次插铣刀具刀轴矢量和刀位点调整，第i次插铣刀具底部圆与整列刀具轴线所形成的直纹面的延伸面会有两个交点，选取距离交线较远的交点作为旋转基点。

S3、顶刀排除：