[发明专利]面向超声直刃刀加工自由曲面的往复式刀路规划方法

说明书

本发明公开了一种面向超声直刃刀加工自由曲面的往复式刀路规划方法，包括以下步骤：步骤一：读取待加工模型的CAD文件，选定待加工区域；步骤二：进行加工编程，切削模式选为“往复式”；步骤三：将单次走刀的刀路两端延长适当距离；步骤四：给直刃刀添加前倾角和侧倾角；步骤五：生成第一刀具轨迹的NC代码；步骤六：将侧倾角改为等值反向，其他参数不变，再生成第二刀具轨迹的NC代码；步骤七：将第一刀具轨迹的的NC代码和第二刀具轨迹的的NC代码连接为整体，删去中间多余的代码。采用本发明技术方案，根据直刃刀的刃形，结合其“V”形加工的工艺参数，选用“往复式”切削模式，提高了加工效率。

技术领域

本发明属于超声加工技术领域，尤其是针对航空航天领域的蜂窝复合材料自由曲面超声加工的刀路规划方法，具体涉及一种面向超声直刃刀加工自由曲面的往复式刀路规划方法。

背景技术

随着机械加工技术的不断发展，超声辅助加工在机械加工领域中的应用范围不断扩大，加工技术日渐成熟。对于航空航天领域复合材料零部件加工，超声辅助加工是比较理想的加工技术。目前，国内对超声加工技术的研究仍处于探索阶段，尤其是对加工工艺方面的研究甚少，还没有形成完整的工艺路径规划方法，工艺参数数据库建设也处于起步阶段。在超声辅助加工过程中，用于切削的刀具是直刃刀一类薄刃形刀具，其刀具形状、去料方式与传统铣刀相比完全不同，所以在加工过程中的刀路规划方法也与传统的刀路规划方法不一样。

刀具轨迹的优劣会直接影响其加工精度和加工效率，现在大多数刀具的刀路规划方式生成的转接点较多，限制了加工速度的提高；不连续的加工轨迹和过多的转接点会导致电机的频繁起停、走空刀，影响加工效率和工件质量。在一般情况下，CAM系统输出的是刀路，但由于CAM系统在目前的技术和理论条件下做不到完美，常会产生低质量的加工刀路。相应地，在本领域中亟待找到更为完善的解决方法，在充分考虑到直刃刀特殊结构的情况下，进行刀路规划方法研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种面向超声直刃刀加工自由曲面的往复式刀路规划方法，其改进了超声直刃刀在工艺规划过程中的刀具轨迹的规划问题。

本发明采取以下技术方案，

包括以下步骤：

步骤一：读取待加工模型的CAD文件，选定待加工区域；

步骤二：进行加工编程，切削模式选为“往复式”；

步骤三：将单次走刀的刀路两端延长适当距离；

步骤四：给直刃刀添加前倾角和侧倾角；

步骤五：生成第一刀具轨迹的NC代码；

步骤六：将侧倾角改为等值反向，其他参数不变，再生成第二刀具轨迹的NC代码；

步骤七：将第一刀具轨迹的的NC代码和第二刀具轨迹的的NC代码连接为整体，删去中间多余的代码。

优选的，所述直刃刀为匕首形，四刃面中心对称，前后刀刃对称分布。

优选的，通过往复式走刀，直刃刀以一定的侧倾角α、切深a_p和步距f进行切削，其中刀具切入材料深度设为d(二维投影下，不考虑前倾角θ)；同一把直刃刀按相同的前倾角和相反侧倾角(刀具坐标系下)分两次来回切削，切削面组成“V”字形状，切屑横截面为菱形和倒三角形(首行)。这种切削方式去料效率高，且单个加工过程无需换刀，提高了整体加工效率。

优选的，所述直刃刀的前后刀刃均可用于加工，在加工一定长度后应转换另一侧刀刃加工进而保证直刃刀均匀磨损，延长刀具寿命。

优选的，所述切深a_p为切削时刀具切入材料的纵向深度，计算公式为：

a_p＝d cosα-e/(2sinα)