[发明专利]一种针对船用螺旋桨重叠区域的加工退刀轨迹生成方法

说明书

本发明公开了一种针对船用螺旋桨重叠区域的加工退刀轨迹生成方法，该方法包括获取船用螺旋桨重叠区域加工刀路轨迹的各刀触点坐标；输入退刀轨迹坐标点与加工轨迹刀触点坐标之间的偏置距离，该偏置距离可根据实际加工中的需求进行设置；根据每个切削刀路轨迹的刀触点坐标、刀轴矢量和偏置距离计算，生成加工退刀轨迹。计算每一个加工轨迹刀触点坐标对应的退刀轨迹坐标点，完成所有刀触点坐标的计算后，便可生成一条与其对应的退刀轨迹。本发明可以自动生成精确的退刀轨迹，避免了由人工操作带来的种种负面影响，从而提高船用螺旋桨重叠区域加工的效率。

技术领域

本发明涉及船用非可调螺距螺旋桨数控加工方法，具体而言，涉及一种针对螺旋桨重叠区域的加工退刀轨迹生成算法，基于加工刀路轨迹生成的退刀轨迹方法，属于CAD/CAPP/CAM技术领域。

背景技术

螺旋桨为轮船的关键动力零部件，用于提供轮船行驶时的动力。其制造工艺极其复杂，包含整体铸造、桨毂端面加工、桨毂中心圆加工、桨叶开阔区加工、桨叶重叠区加工、随边及倒边加工和桨叶根部加工。

摆角铣头现已成为全球制造业中的核心部件，其配合龙门机床的五轴联动加工形式，可完成在航空航天、船舶制造等领域的大型复杂曲面零件的高精度加工。

在船用螺旋桨重叠区加工的过程中，摆角铣头需要伸进螺旋桨桨叶的重叠区域，易于桨叶发生干涉，所以在对数控加工刀轨进行编程的时候需要避开桨叶，加工刀路轨迹较为复杂。然而现有CAM软件提供的退刀方法会与螺旋桨叶片产生干涉，只能在实际生产过程中通过人工操作机床的控制面板手动完成退刀过程，不能自动生成退刀轨迹。

发明内容

本发明提出一种针对船用螺旋桨重叠区域的加工退刀轨迹生成算法，以解决人工退刀轨迹费时、费力的问题。从而提高船用螺旋桨加工的效率，缩短船用螺旋桨的加工周期。

本发明采用的技术方案为一种针对船用螺旋桨重叠区域的加工退刀轨迹生成方法，包含如下步骤：

步骤1，获取船用螺旋桨重叠区域加工刀路轨迹的各刀触点坐标；

步骤2，输入重叠区域加工退刀轨迹坐标点与重叠区域加工刀路轨迹的各刀触点坐标之间的偏置距离，该偏置距离根据实际加工中的需求进行设置；

步骤3，根据每个重叠区域加工刀路轨迹的刀触点坐标、刀轴矢量和偏置距离计算，生成加工退刀轨迹。

船用螺旋桨重叠区域的加工刀路轨迹为CLS文件，CLS文件中的每行包含刀具刀触点的坐标(T_x，T_y，T_z)和该点刀轴矢量(T_i，T_j，T_k)。加工轨迹和退刀轨迹之间的偏置距离为D_o，加工轨迹的刀触点及刀位点坐标表示为T_xf，T_yf，T_zf，T_if，T_jf，T_kf，退刀轨迹的刀触点及刀位点的坐标表示为T_xr，T_yr，T_zr，T_ir，T_jr，T_kr。

退刀轨迹各点的坐标为加工轨迹刀触点的坐标沿着刀轴矢量平移一段距离所得到。其关系表示为：

又每点的刀轴矢量平方和为1，退刀轨迹各点的坐标、加工轨迹刀触点的坐标和偏置距离之间的关系表示为：

为保证在退刀过程中减少摆角铣头与螺旋桨叶片间的干涉，摆角铣头的姿态应保证与加工过程中的姿态相同。所以退刀轨迹各点的坐标的刀轴矢量需与加工轨迹刀触点的刀轴矢量相同：