[发明专利]一种深腔曲面加工刀路生成方法

说明书

本发明公开了一种深腔曲面加工刀路生成方法，涉及深腔曲面加工刀路生成技术领域，为了解决现有技术中对深腔曲面薄壁类零件的刀路复杂，从而导致加工效率低，工件报废率高的问题，本发明包括如下步骤：提取深腔曲面边界轮廓，生成初始刀路；考虑机床限制约束：逆向推导出所对应的刀轴矢量可行域；考虑无干涉约束：考虑装夹刀柄后的刀具为一整体进行无干涉判断，确定出考虑无干涉约束下的刀轴矢量可行域；考虑无颤振约束：获取刀具工件相交区域，构建动力学模型，采用全离散法构建稳定性图，确认考虑无颤振约束下的刀轴矢量可行域；确定每一刀位点刀轴矢量可行域；输出优化刀路。本发明通过上述技术方案降低了工件报废率，并提升了加工效率。

技术领域

本发明涉及深腔曲面加工刀路生成技术领域，尤其涉及接头类深腔曲面薄壁零件的加工刀路生成技术领域，更具体的是涉及一种深腔曲面加工刀路生成方法技术领域。

背景技术

目前，中国的制造业体系正处于从制造大国向制造强国转变的关键时期，制造业最为核心的部分就包括航天航空制造业，其发展水平常是一个国家科学技术先进与否的标志，航空航天领域设备的制造在结构上大量使用薄壁零件，因此航空航天接头类深腔曲面薄壁类零件的需求量也在不断增长。

然而，接头类深腔曲面薄壁零件的制作对加工工艺具有非常高的要求，除了要求一次加工成形、无振纹等原因外，对工艺编程人员的能力要求也非常高，因此经常出现由于工艺人员的能力不同，编制的刀路要么加工效率低下，要么加工导致零件出现大量振纹导致零件报废等情况。

对于深腔曲面薄壁类零件采用整体抠制加工时，加工余量大，材料容易变形，由于型腔较深，在加工中，刀具的悬伸比一般超过了5：1，有的甚至达到了15：1，刀具刚性很差，再加上有的工件本身的结构工艺性也很差，因此在加工中往往会出现颤刀和让刀现象，使工件壁厚不均匀，加工底面时，即使采用了很小的下刀螺旋角度，也会产生折刀现象，严重影响了工件的表面质量和加工效率，甚至造成零件的报废，在精铣时，虽然采用了多次进刀，但由于刀具直径太小，悬伸比更大，颤动更加厉害，特别是底面圆弧处，由于刀具的受力突然增加，往往出现断刀现象，导致零件报废。

综上，传统的深腔曲面薄壁类零件的加工方法采用大直径整体铣刀粗铣，然后使用较小直径的立铣刀精铣，由于深腔的结构限制，需采用多次进刀方式进行加工，从而导致对深腔曲面薄壁类零件的刀路复杂，进而导致加工效率低，工件报废率高的问题，为了解决上述技术问题，我们特别提供了一种深腔曲面加工刀路生成方法。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有技术中采用多次进刀方式对深腔曲面进行加工，从而导致对深腔曲面薄壁类零件的刀路复杂，进而导致加工效率低，工件报废率高的问题，本发明提供一种深腔曲面加工刀路生成方法，通过同时考虑了基于机床限制、无干涉、无颤振三者同时约束的深腔曲面加工刀路优化方法，不需要多次进刀方式对深腔曲面进行加工，解决了工艺人员因经验不足等原因造成工件报废等问题，降低了二次返修概率，减少了人力，并提升了加工效率。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种深腔曲面加工刀路生成方法，包括以下步骤：

提取深腔曲面边界轮廓，生成初始刀路：完成深腔曲面特征部分边界轮廓的提取，并基于边界轮廓等距偏置的方法生成初始刀路；

提取深腔曲面边界轮廓，生成初始刀路包括以下步骤：

选定深腔曲面，提取深腔曲面的边界轮廓；

根据边界轮廓，基于边界轮廓等距偏置生成偏置线；

确定优先加工方向和进刀方向，从刀轨左上方进刀，沿偏置线移动，判断偏置线与边界是否连通，若不连通，则打断不连通线段，得到初始刀路。

根据刀具的选择对初始刀路进行优化，对不规则刀轨段进行判断，设刀具的有效切削半径为，等距切宽为,若,则在前一刀轨尾部直接连通至下一刀轨，减少重复铣削；