一種工件的插銑加工方法技術

本發明專利技術屬于一種殼體零件插銑加工過程中插銑路徑的生成方法，涉及邊界曲線及初始軌跡線生成、初始刀位點確定及加工軌跡生成等問題。該方法通過球面對毛坯進行最小包圍及投影處理，生成邊界曲線及初始軌跡線，確定刀位點進而得到合理的插銑路徑，有效地避免插銑加工過程中“無效”軌跡和干涉現象。

【技術實現步驟摘要】
一種工件的插銑加工方法
本專利技術屬于一種殼體零件插銑加工過程中插銑路徑的生成方法，涉及邊界曲線及初始軌跡線生成、初始刀位點確定及加工軌跡生成等問題。
技術介紹
插銑加工是一種特殊的銑削加工，是利用刀具軸向剛度好的特點，采用刀具連續上下運動的切削方式，快速高效地去除毛坯上大量殘留材料的加工方法。當加工難加工材料、開槽或刀具懸深長度較大時，插銑加工方式比常規加工方式更為為有效。然而插銑加工中刀具軌跡的生成與其他軌跡生成方式不同，其相鄰刀位軌跡之間沒有直接相連，而是存在重復的進退刀現象，因此，其路徑生成方法不能按照傳統的方式進行。目前，通常采用的插銑路徑規劃方法得到的軌跡中經常出現“無效”軌跡，即在切削過程中存在小余量切削，而且在插銑區域不連續時，由一個插銑區域到另一個插銑區域中加工時，可能出現干涉現象。雖然有些CAD/CAM軟件中包含有插銑模塊，但是由于模塊本身的不完善性和加工人員對利用插銑加工的經驗較少，如何確定初始加工位置和選擇最優化刀具路徑的問題仍然未能得到解決，這些都在很大程度上局限了插銑加工領域的應用。因此，人們對于實際加工過程中，尤其是復雜特征殼體零件插銑加工中路徑的合理生成有著非常迫切的需求。
技術實現思路
專利技術目的該方法通過球面對毛坯進行最小包圍及投影處理，生成邊界曲線及初始軌跡線，確定刀位點進而得到合理的插銑路徑，有效地避免插銑加工過程中“無效”軌跡和干涉現象。技術方案提供一種工件的插銑加工方法，其特征在于該方法包括如下步驟：步驟一：選擇插銑加工刀具選擇零件插銑加工刀具組，根據刀具的直徑從大到小依次排序；步驟二：規劃刀具組的插銑路徑按直徑從大到小的順序依次規劃每把刀具的插銑路徑，每把刀具的插銑路徑規劃方法相同；插銑路徑規劃方法如下：1)生成毛坯最小包圍球運用三維CAD軟件，根據工件(1)的形狀獲得工件的最小毛坯包圍球(2)，確定加工的刀軸方向及安全平面，其中，安全平面與刀軸方向垂直，以保證刀具在安全平面上不會與工件發生碰撞；2)確定邊界曲線和初始軌跡線將最小包圍球(2)的球心沿安全平面法向進行投影得到投影點(5)，并以投影點5為圓心，以最小包圍球半徑為半徑，在安全平面上生成邊界圓(3)，在生成邊界圓(3)后，在邊界圓(3)內部畫出同心圓作為初始軌跡線(4)，其中相鄰同心圓的半徑差不超過刀具底刃半徑，以避免“頂刀”現象，同時，保證最小同心圓半徑不小于刀具半徑；3)確定初始刀位點按照加工步長將邊界圓(3)及初始軌跡線(4)離散化處理，離散化處理后得到的任一離散點都能夠作為初始刀位點(6)，所述的加工步長不超過刀具底刃直徑，以避免發生“頂刀”現象；4)最終刀位點與插銑路徑生成在所述的三維CAD軟件環境中，依次以每個初始刀位點為起點，在刀軸方向建立刀具，判斷刀具與工件之間的是否存在干涉，當無干涉時，表明這一初始刀位點不發生切削，去除相應的初始刀位點，得到剩余的初始刀位點，按照插銑的方式連接剩余的初始刀位點，即可得到插銑的路徑；步驟三：進行插銑加工通過所述的三維CAD軟件后置處理，將上一步驟生成的刀具組的插銑路徑的數據轉換為機床加工設備能夠識別的NC代碼，并將所述代碼輸入到機床加工設備中，完成零件的插銑加工。特別是，步驟二的最終刀位點與插銑路徑生成中，如果存在后續刀具，則根據插銑的路徑完成加工仿真，得到仿真模型，并將仿真模型作為下一刀具規劃的工件毛坯，再繼續進行插銑路徑規劃，并得到最終的插銑路徑規劃。進一步的，步驟一中，使用西門子公司NX系列或Proe系列的軟件，進行選擇零件插銑加工刀具組。進一步的，所述的三維CAD軟件為西門子公司NX系列或Proe系列。注意：在采用上述算法規劃插銑軌跡時，應特別注意加工過程中不要發生“頂刀”現象。所謂“頂刀”現象是指當采用不過中心刀具進行插銑加工時，由于在刀底中心位置附近沒有刀刃且刀具中心速度為零，因此當被切削材料位于刀具中心這一區域內時，切削過程中這部分材料不能通過刀刃去除，而是由刀具向下擠壓，繼而導致零件表面變形、殘余應力增加，嚴重時導致斷刀甚至損壞機床設備。雖然我們在確定加工行寬和步長時已經考慮到這一問題的產生，但這一問題的發生仍然很難避免，當零件中存在凹形區域時，刀具會在前一到的基礎上繼續向下運動，從而導致“頂刀”，因此在生成插銑軌跡后應著重檢查是否存在這類現象，并通過調整行寬或步句避免，若上述方法仍然無效，則應考慮在該位置事先加工出工藝孔。專利技術的效果提出的方法具有通用性，能夠適用于任何工件形狀及毛坯形狀，能夠最終給出加工過程中給定刀具插銑加工路徑規劃，方便工藝人員確定初始刀位點、避免干涉及“頂刀”。經實際生產驗證，該方法準確、方便快捷，易于使用。附圖說明圖1最小毛坯包圍球；圖2邊界曲線及初始軌跡線；圖3初始刀位點；圖4插銑加工軌跡；其中：1-毛坯、2-最小包圍球、3-邊界圓、4-初始軌跡線、5-投影點、6-初始刀位點。具體實施方式提供一種工件的插銑加工方法，其特征在于該方法包括如下步驟：步驟一：選擇插銑加工刀具選擇零件插銑加工刀具組，根據刀具的直徑從大到小依次排序；(刀具參數在西門子公司的NX系列、Proe系列)步驟二：規劃刀具組的插銑路徑按直徑從大到小的順序依次規劃每把刀具的插銑路徑，每把刀具的插銑路徑規劃方法相同；插銑路徑規劃方法如下：1)生成毛坯最小包圍球運用三維CAD軟件(西門子公司NX7.5)，根據工件形狀獲得工件的最小毛坯包圍球2，如圖1所示，確定加工的刀軸方向及安全平面，其中，安全平面應該與刀軸方向垂直，以保證刀具在安全平面上不會與工件發生碰撞；2)確定邊界曲線和初始軌跡線將最小包圍球2的球心沿安全平面法向進行投影得到投影點5，并以投影點5為圓心，以最小包圍球半徑為半徑，在安全平面上生成邊界圓3，如圖2所示，在生成邊界圓3后，在邊界圓3內部畫出同心圓作為初始軌跡線4，如圖2中所示的虛線，其中相鄰同心圓的半徑差不超過刀具底刃半徑，以避免“頂刀”現象，同時，保證最小同心圓半徑不小于刀具半徑；3)確定初始刀位點按照加工步長將邊界圓3及初始軌跡線4離散化處理，離散化處理后得到的任一離散點都能夠作為初始刀位點6，所述的加工步長不超過刀具底刃直徑，否則容易發生“頂刀”現象，如圖3所示。4)最終刀位點與插銑路徑生成在所述的三維CAD軟件環境中，依次以每個初始刀位點為起點，在刀軸方向建立刀具，判斷刀具與工件之間的是否存在干涉，當無干涉時(即這一初始刀位點不發生切削)，去除相應的初始刀位點，得到剩余的初始刀位點，按照插銑的方式連接剩余的初始刀位點，即可得到插銑的路徑，并根據插銑的路徑完成加工仿真，得到仿真模型，如果存在后續刀具，則將仿真模型作為下一刀具規劃的工件毛坯，如果無后續刀具，則完成刀具組的所有刀具的插銑路徑規劃，如圖4所示。步驟三：進行插銑加工通過所述的三維CAD軟件后置處理，將上一步驟生成的刀具組的插銑路徑信息轉換為機床加工設備能夠識別的NC代碼，并將所述代碼輸入到機床加工設備中，完成零件的插銑加工。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種工件的插銑加工方法，其特征在于該方法包括如下步驟：步驟一：選擇插銑加工刀具選擇零件插銑加工刀具組，根據刀具的直徑從大到小依次排序；步驟二：規劃刀具組的插銑路徑按直徑從大到小的順序依次規劃每把刀具的插銑路徑，每把刀具的插銑路徑規劃方法相同；插銑路徑規劃方法如下：1)生成毛坯最小包圍球運用三維CAD軟件，根據工件(1)的形狀獲得工件的最小毛坯包圍球(2)，確定加工的刀軸方向及安全平面，其中，安全平面與刀軸方向垂直，以保證刀具在安全平面上不會與工件發生碰撞；2)確定邊界曲線和初始軌跡線將最小包圍球(2)的球心沿安全平面法向進行投影得到投影點(5)，并以投影點5為圓心，以最小包圍球半徑為半徑，在安全平面上生成邊界圓(3)，在生成邊界圓(3)后，在邊界圓(3)內部畫出同心圓作為初始軌跡線(4)，其中相鄰同心圓的半徑差不超過刀具底刃半徑，以避免“頂刀”現象，同時，保證最小同心圓半徑不小于刀具半徑；3)確定初始刀位點按照加工步長將邊界圓(3)及初始軌跡線(4)離散化處理，離散化處理后得到的任一離散點都能夠作為初始刀位點(6)，所述的加工步長不超過刀具底刃直徑，以避免發生“頂刀”現象；4)最終刀位點與插銑路徑生成在所述的三維CAD軟件環境中，依次以每個初始刀位點為起點，在刀軸方向建立刀具，判斷刀具與工件之間的是否存在干涉，當無干涉時，表明這一初始刀位點不發生切削，去除相應的初始刀位點，得到剩余的初始刀位點，按照插銑的方式連接剩余的初始刀位點，即可得到插銑的路徑；步驟三：進行插銑加工通過所述的三維CAD軟件后置處理，將上一步驟生成的刀具組的插銑路徑的數據轉換為機床加工設備能夠識別的NC代碼，并將所述代碼輸入到機床加工設備中，完成零件的插銑加工。...

【技術特征摘要】
1.一種工件的插銑加工方法，其特征在于該方法包括如下步驟：步驟一：選擇插銑加工刀具選擇零件插銑加工刀具組，根據刀具的直徑從大到小依次排序；步驟二：規劃刀具組的插銑路徑按直徑從大到小的順序依次規劃每把刀具的插銑路徑，每把刀具的插銑路徑規劃方法相同；插銑路徑規劃方法如下：1)生成毛坯最小包圍球運用三維CAD軟件，根據工件(1)的形狀獲得工件的最小毛坯包圍球(2)，確定加工的刀軸方向及安全平面，其中，安全平面與刀軸方向垂直，以保證刀具在安全平面上不會與工件發生碰撞；2)確定邊界曲線和初始軌跡線將最小包圍球(2)的球心沿安全平面法向進行投影得到投影點(5)，并以投影點5為圓心，以最小包圍球半徑為半徑，在安全平面上生成邊界圓(3)，在生成邊界圓(3)后，在邊界圓(3)內部畫出同心圓作為初始軌跡線(4)，其中相鄰同心圓的半徑差不超過刀具底刃半徑，以避免“頂刀”現象，同時，保證最小同心圓半徑不小于刀具半徑；3)確定初始刀位點按照加工步長將邊界圓(3)及初始軌跡線(4)離散化處理，離散化處理后得到的任一離散點都能夠作為初始刀位點(6)，所述的加工步長不超過刀具底刃直徑，以避免發生“頂...

【專利技術屬性】
技術研發人員：付移風，張曉東，羅明，周思全，強巍，
申請(專利權)人：西安航空動力控制科技有限公司，
類型：發明
國別省市：陜西,61