[发明专利]一种基于切削速度变化最小的整体刀轴优化方法

说明书

本发明公开了一种基于切削速度变化最小的整体刀轴优化方法，该方法包括：规划切触点并形成切削刀路；为每个切触点设置一个期望的刀轴矢量方向；为每个切触点建立一个局部坐标系；确定刀轴可行域；建立切削速度数学模型；建立优化问题的数学模型。本发明基于切削速度变化最小的整体刀轴优化方法能够适用于各种刀路密集排列的曲面切削，使得相邻切触点之间的切削线速度相近，每条刀路以及刀路间的切削线速度都没有突变，减少切削后在材料表面留下的刀纹等痕迹，优化加工表面质量，解决了现有优化方法无法在各条刀路刀轴矢量朝向不同的前提下整体优化的问题。

技术领域

本发明涉及铣削加工技术领域，特别涉及一种基于切削速度变化最小的整体刀轴优化方法。

背景技术

飞机发动机的叶轮叶盘都采用高温合金和钛合金等难加工材料，加工此类材料时，经常需要全程保持刀具姿态为拉或者推，这样能减小刀具承受的扭矩，有效防止断刀等情况。并且在全程保持刀具姿态为推或者拉的情况下，还需要使用双向切削刀路，因为这样能有效缩短过渡刀路，提高加工效率，但是目前没有能适用于这种切削方式的刀轴整体优化方法。后续把该切削方式简称为固定推拉姿态双向切削，如图1所示。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可使相邻刀位点之间的切削线速度相近，切削线速度没有突变、切削效果好的整体刀轴优化方法。其采用如下技术方案：

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于切削速度变化最小的整体刀轴优化方法，其包括：

规划切触点并形成切削刀路；

为每个切触点设置一个期望的刀轴矢量方向；

为每个切触点建立一个局部坐标系；

确定刀轴可行域；

建立切削速度数学模型；

建立优化问题的数学模型。

作为本发明的进一步改进，所述为每个切触点建立一个局部坐标系，具体包括：

将曲面法线作为切触点位置局部坐标系的z轴，以切触点位置刀具的前进方向作为切触点局部坐标系的x轴，y轴方向由z轴方向和x轴方向叉乘获得，即为每个切触点建立一个局部坐标系。

作为本发明的进一步改进，基于局部坐标系，每一个切触点处的刀轴矢量都可以表示为两个角度，与局部坐标系z轴的夹角为a，刀轴矢量向xoy平面投影产生的向量与x轴的夹角为b；夹角a，b的计算公式如下：

A(v_i，j)＝arccos(v_i，j*Z_i，j)

P(v_i，j)＝Z_i，j×(v_i，j×Z_i，j)

其中：

v_i，j为第i条刀路中第j个切触点的刀轴矢量；

A(v_i，j)为将刀轴矢量转换成角度a的函数；

B(v_i，j)为将刀轴矢量转换成角度b的函数；

P(v_i，j)为计算刀轴矢量到局部坐标系xoy平面投影的函数；

X_i，j为局部坐标系X轴的方向向量，即切触点位置刀具前进方向的向量；

Z_i，j为局部坐标系Z轴的方向向量，即切触点位置曲面的法向量；