[发明专利]一种复杂曲面五轴数控加工全路径铣削力的计算方法

权利要求书

1.一种复杂曲面五轴数控加工全路径铣削力的计算方法，其特征在于，所述计算方法为：

提取刀位点文件的刀具中心点和刀轴矢量序列{(Q_i,m_i):(x_i,y_i,z_i,i_i,j_i,k_i)}，并计算刀具T与曲面S的切触点P_i及其法矢n_i；

将刀轴矢量序列{(Q_i,m_i):(x_i,y_i,z_i,i_i,j_i,k_i)}按预设的步距和进退刀条件排列成有序序列{C_i:{(Q_i，j,m_i，j)}}；

计算有序序列{C_i:{(Q_i，j,m_i，j)}}中刀具外形与曲面接触线，放样成切削区域{R_i^cut}；

有序序列{C_i:{(Q_i，j,m_i，j)}}中刀具外形与曲面接触线的计算方法为：取有序序列{C_i:{(Q_i，j,m_i，j)}}的任一列C_i中任一点(Q_i,j,m_i,j)，根据当前刀位点对应的切触点P_i和单位法矢n_i，建立切平面PL_i,j^t；提取下一刀位点对应的切触点P_i+1和单位法失n_i+1，计算矢量P_i+1－P_i在切平面PL_t上的投影，记为x_i,j轴；根据切触点P_i和x_i,j轴，建立截平面PL_i,j^r；计算截平面PL_i,j^r与刀具外形的交线B_i,j¹和B_i,j²，根据运动方向和有序序列{C_i:{(Q_i，j,m_i，j)}}排列顺序确定材料去除侧，根据材料去除侧的方向，保留在材料去除侧的交线，记为B_i,j^r；根据预设的切削深度，将曲面S偏置为S'，根据偏置曲面S'，将交线B_i,j^r截断为B_i,j；遍历刀轴矢量序列{(Q_i,m_i):(x_i,y_i,z_i,i_i,j_i,k_i)}中所有点，得到C_i对应的交线集合{B_i,j}；

计算有序序列{C_i:{(Q_i，j,m_i，j)}}中刀具各条切削区域；

有序序列{C_i:{(Q_i，j,m_i，j)}}中刀具各条切削区域的计算方法为：根据预设的主轴转速和进给速度，将有序序列{C_i:{(Q_i，j,m_i，j)}}中前后两个刀位点按旋转角增量Δθ线性插值，计算每个旋转角θ_i,j下刀具T每个刀齿切削刃E_k与已切削区域R_i^cut的交线E_i^a,k；根据截平面PL_i,j^r和x_i,j轴，截取和判断交线E_i^a,k在进给方向的切削刃E_i^k；计算切削刃E_i^k的切入角Φ_i^st,k和切出角Φ_i^ex,k；以当前旋转角θ_i,j和下一旋转角θ_i,j+1的刀具中心点连线为x轴、前旋转角θ_i,j的刀轴矢量为z轴，建立局部坐标系LCS，计算切入角Φ_i^st,k和切出角Φ_i^ex,k对应的切削刃上下限z_low^k和z_up^k；

建立微元切削力模型，采用微元法对切削刃进行积分和叠加，求得瞬态铣削力。