[发明专利]一种对弱刚性刀具多轴加工路径进行让刀补偿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种对弱刚性刀具多轴加工路径进行让刀补偿的方法。

背景技术

多轴数控铣削作为一种高精高效的切削加工方法，被广泛运用于航空航天、造船、汽车、模具等领域，尤其是存在复杂曲面的零部件加工中，如整体叶盘。而随着航空航天工业对整体叶盘需求不断增加，各类整体叶盘也层出不穷。整体叶盘叶片数目多，流道狭窄，叶片悬伸长，因此用于加工的刀具必须细而长，刀具长径比很大，刀具刚性弱。在进行叶片精加工时，弱刚性刀具容易发生严重让刀现象，造成型面实际尺寸超出理论尺寸的正向偏差，致使整体叶盘不合格。其中，让刀是指加工中，弱刚性刀具在切削力作用下发生弹性避让，加工点偏离理论加工路径，导致加工表面产生较大误差的现象。

目前，对于弱刚性刀具进行多轴加工时造成的严重让刀现象，而引起工件精加工尺寸不合格的问题，工程上常采用多次复切或降低进给率等方法来保证加工出合格的零件。弱刚性刀具多轴加工中，多次复切或降进给的方法基本上能消除让刀误差，保证零件合格，但是这将使加工效率变得相当低下，重复切削和低进给均极大地延长了实际加工时间，尤其在加工叶片数目较多的整体叶盘时，效率过低让本身加工时间极长的叶盘加工无法接受。同时，多次复切还难以把握重复切削的次数，有些材料会造成表面加工强化，多次切削反而不能达到尺寸要求，反而提高了加工表面的粗糙度。在整体叶盘的加工中，上述两种方法更不应被采用，因为整体叶盘材料多为航空用不锈钢和钛合金，加工难度大，实际加工工时长，若采用多次重复切削或降进给的方法，将使加工时间增加近一倍或以上，这是叶盘制造企业所不能接受的。

发明内容

本发明的目的在于通过一种对弱刚性刀具多轴加工路径进行让刀补偿的方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种对弱刚性刀具多轴加工路径进行让刀补偿的方法，包括如下步骤：

S101、根据零件的几何形状和工艺参数生成精加工刀路文件，并进行后置处理，将精加工刀路文件转换成数控程序；

S102、进行刀具让刀量切削实验，获得不同进给率下该种材料在实际精加工切削量时的切削让刀量，生成进给率F与让刀量ε的实验数据表；

S103、对步骤S101的精加工数控程序代码行中各轴坐标和进给率进行逐行解析提取，获得加工路径中各点的各轴坐标和名义进给率；

S104、根据步骤S103获得的所有加工点各轴坐标计算各加工点各轴的位移量，并计算合成位移量；

S105、根据步骤S103获得的加工路径各点名义进给率和步骤S104计算得到的各点合成位移量，以机床各轴的极限进给速率为约束，计算各加工点的实际进给率；

S106、根据步骤S102中进给率与让刀量实验数据表，对步骤S105获得的各加工点实际进给率进行插值运算，计算各实际进给率下各点的刀具让刀量；

S107、将步骤S101生成的精加工刀路文件导入UG软件中，使用UG-CAD环境API功能进行二次开发，根据步骤S106计算得到的加工路径各点让刀量对加工路径各刀触点曲面法向进行反向补偿，获得补偿后的刀位路径；

S108、将步骤S107中补偿后刀位路径文件进行后置处理，转换成数控G代码后，输入机床，用于零件实际加工。

特别地，所述步骤S102具体包括：机床用三轴功能切削方块毛坯，固定安装好激光测距仪，设定进给率F与加工切削量，刀具每次切削完成后，使用激光测距仪读取切削面的距离读数，相邻两次读数的差值即为每次实际切削量，与程序设定的切削量进行比较，即可获得在该进给率F下的刀具让刀量ε；设置不同的进给率，可得到各个进给率下刀具让刀量，从而生成进给率F与让刀量ε的实验数据表。

特别地，所述步骤S105具体包括：

S1051、解析提取加工点的名义进给率，根据步骤S104获得的合成位移量，计算加工路径的名义走刀时间t；