[发明专利]复杂结构件群峰特征自适应环绕轮廓铣削刀轨确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种零件数控加工方法，尤其涉及飞机复杂结构件群峰特征的轮廓铣自适应环绕铣削刀轨计算方法，主要是一种利用数控机床对飞机复杂结构件中的群峰特征环绕其实体模型外轮廓形状进行铣削的刀轨计算方法，属于CAD/CAPP/CAM技术领域。

背景技术

随着我国航空制造技术的飞速发展，在现代飞机的制造中，数控机床加工飞机复杂结构件的应用越来越广泛。飞机复杂结构件是飞机机体骨架和气动外形的重要组成部分。它具有形状复杂、尺寸大、加工精度要求高、刚度小、加工技术难度大等特点，飞机复杂结构件加工的效率和质量将直接影响飞机的质量和制造周期。

鉴于飞机复杂结构件的特点，据统计在90％以上的飞机大型整体框类零件中，槽特征所占的比例大约是98％。由于飞机框类零件的特点，常常在槽特征内型面中存在很多复杂结构，导致部分内型加工时工艺要求高，加工难度增大，加工效率低，加工质量不能保证，而且在编写该部分数控加工程序时，编程人员劳动量大。尤其是在比较长的内型面上，设计时一方面为了减轻重量，一方面为了保证零件的强度和刚度要求，在长的内型面建模时往往会出现连续的锯齿状结构，这样在一个内型面上的多个连续的锯齿状结构称为群峰特征。

对于这种群峰特征，传统的加工方法是：将群峰特征作为一个整体结构，找到其底部最大的驱动线，利用一个操作完成群峰特征的加工，顶面和过渡面作为筋部分处理。由于槽内型薄壁的原因，传统的加工方法不仅编程工作量特别大，出现弹刀、拉刀现象，而且会存在大量空走刀行程，特别是群峰特征顶面和底面的过度比较平缓的情况下，实际走刀的空走刀行程更大，造成加工效率低，从而使飞机的制造周期延长。

本发明所针对的复杂结构件群峰特征环绕其轮廓铣削的刀轨计算方法，生成的刀轨是根据切深环绕群峰特征外轮廓进行加工，具有以下优点：

1)生成的铣削加工刀轨准确，能够进行批量处理，减少工艺人员的编程工作量。

2)能够减少加工过程中的空走刀行程，提高零件的加工效率。

3)能够减少零件的加工变形，提高零件的加工质量。

群峰特征环绕其轮廓铣削的刀轨计算方法及生成的刀轨主要适用于飞机复杂结构件群峰特征。到目前为止，尚未发现有公开的复杂结构件群峰特征环绕其轮廓铣削的刀轨计算方法。

发明内容

本发明的目的主要是针对复杂结构件的群峰特征在数控加工过程中存在的加工效率低，加工质量不好等问题，发明一种复杂结构件群峰特征自适应环绕轮廓铣削刀轨确定方法，以提高加工效率和加工质量。

本发明的技术方案如下：

一种复杂结构件群峰特征自适应环绕轮廓铣削刀轨确定方法，其特征是它包括以下步骤：

步骤1：输入零件实体模型，设定加工坐标系；

步骤2：获取群峰特征，并将群峰特征按层进行划分；

步骤3：通过群峰特征划分的层结构，确定加工区域；

步骤4：自动生成所需的参照面；

步骤5：获取群峰特征加工的驱动线；

步骤6：获取群峰特征加工的每一层刀位线；

步骤7：使生成的每一层的刀位线封闭；

步骤8：设置进刀点和退刀点；

步骤9：设置每一层加工操作的进退刀；

步骤10：将每层的刀位线连接，生成完整的加工刀轨；

在铣削群峰特征的侧面时，刀具环绕着群峰特征进行铣削，同时刀具始终位于群峰特征当前铣削区域固定距离的位置，不存在空走刀行程；

所述的群峰特征是指复杂结构件中的连续锯齿状实体模型，它的几何构成主要包括：侧面S，顶面T，底面B，水平分层面L，过渡面F以及限制面R，各几何构成之间具有确定的连接关系。

所述的所述获取群峰特征是采用人工交互和自动识别结合的方法进行，通过在零件实体模型中点选侧面来确定需要加工的群峰特征，根据所选侧面和群峰特征几何元素之间的连接关系自动识别该群峰特征包含的其他几何元素。

所述的群峰特征按层进行划分是以群峰特征中的顶面、分层面和底面作为层划分的基础，获取各个面与群峰特征相交的环，从顶面开始查找当前面所在环的距离最近且在同一水平面能够包含当前面所在环的环以及其产生的平面，从而得到群峰特征的一个层。

所述的通过群峰特征划分的层结构，确定加工区域是在所得到的层的基础上，将层的几何元素之间所包含的区域定义为该层所对应的加工区域。

所述的自动生成所需的参照面是指依据获取的群峰特征每一层的底面和人工设置的偏置值，沿底面的法向且向外的方向自动生成所需的参照面。