[發(fā)明專利]一種基于特征的機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410443845.8
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104199386B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李迎光;郝小忠;馬斯博;劉旭
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G05B19/4099
• 分類號: G05B19/4099
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種CAM技術(shù)，尤其是一種航空發(fā)動機機匣制造技術(shù)，具體地說是一種基于特征的航空發(fā)動機機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機是飛機的動力之源，隨著航空發(fā)動機推重比的日益提高，不僅對航空發(fā)動機機匣的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求，對機匣的制造也提出更高的挑戰(zhàn)，目前機匣多采用鈦合金、高溫合金等耐高溫、難切削材料；結(jié)構(gòu)上以轉(zhuǎn)輪轂面為主體周向分部柱狀島嶼凸臺，零件最薄處僅為2-3mm厚，屬多島嶼復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)件。在機匣數(shù)控加工中，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高，對于編程工藝人員的經(jīng)驗依賴性很強。目前航空發(fā)動機機匣的數(shù)控加工編程工作主要在一些商品化CAM平臺上進行，如西門子的UG NX，PTC的Pro/E等。在使用這些軟件進行加工程序的編制時，需要人工點選大量的幾何元素構(gòu)造加工區(qū)域，需要人工設(shè)置大量加工參數(shù)，編程的工作量非常大，另外在人工編程時，往往由于人為疏忽、經(jīng)驗不足等人為因素導(dǎo)致編程質(zhì)量的穩(wěn)定性較差，后期需要結(jié)合大量的仿真工作進行程序的優(yōu)化，導(dǎo)致編程規(guī)范性不足，效率低下，知識的積累性差。

鑒于以上問題急需一種能夠自動快速生成凸臺頂面銑削加工軌跡的方法，在申請?zhí)枮?01410188103.5，發(fā)明名稱為“航空發(fā)動機機匣特征識別方法”的中國專利中，對機匣零件進行了特征定義和特征識別，將機匣零件識別為一系列環(huán)形槽特征和凸臺特征的組合，為本發(fā)明的提出打下了堅實的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的針對目前CAM系統(tǒng)中缺少對航空發(fā)動機機匣凸臺頂面銑削加工的自動刀軌生成模式，以及現(xiàn)有加工編程效率低、質(zhì)量差、靈活性不足等問題，提出一種基于特征的機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于特征的機匣凸臺頂面銑削加工軌跡快速生成方法，其特征首先讀取機匣模型及機匣凸臺特征結(jié)果，通過分析凸臺特征信息，自動構(gòu)建孤島和非孤島凸臺頂面銑削的加工區(qū)域，針對凸臺頂面為平面和非平面兩種情況，根據(jù)加工資源庫中的數(shù)據(jù)，可以選擇自動生成或人工輸入所需加工凸臺頂面的加工工藝信息，自動快速生成凸臺頂面加工軌跡。

具體步驟包括：

步驟1：在CAM環(huán)境下，通過自動讀取凸臺特征信息或手動點選面的方式，得到一個或多個待加工的凸臺特征面列；

步驟2：分析每個凸臺特征面列信息，將凸臺特征分為孤島凸臺和非孤島凸臺兩類，并結(jié)合工藝規(guī)則庫，獲取凸臺頂面和側(cè)面的余量信息，自動構(gòu)建孤島凸臺和非孤島凸臺的頂面銑削加工區(qū)域；

步驟3：根據(jù)加工資源庫中的數(shù)據(jù)，采用自動和人工相結(jié)合的方法，針對平頂凸臺和非平頂凸臺兩種情況進行加工工藝決策，得到凸臺頂面銑削的加工工藝方案；

步驟4：結(jié)合平頂凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動生成平頂孤島和非孤島凸臺頂面的平面銑削精加工刀軌；

步驟5：結(jié)合非平頂凸臺頂面加工區(qū)域和加工方案，自動調(diào)用CAM軟件中成熟的操作方式，將凸臺頂面銑削加工區(qū)域和加工參數(shù)自動賦值到對應(yīng)操作中，并自動計算刀軌、生成非平頂孤島和非孤島凸臺頂面行切精加工軌跡。

步驟2所述的待加工凸臺特征面列主要包含兩類：凸臺的頂面和凸臺的側(cè)面。本發(fā)明提供自動和手動兩種方式獲得凸臺特征面列，并且兩種方式都支持單個和多個凸臺特征面列的提取或點選，可由操作人員根據(jù)實際需要自由決定，具體如下：

1)自動獲得凸臺特征面列：通過讀取機匣特征識別結(jié)果，自動從特征識別結(jié)果文件中提取出所需凸臺的頂面和側(cè)面信息。

2)手動獲得凸臺特征面列：通過人工點選模型中的凸臺的頂面，并以凸臺頂面外環(huán)尋找與頂面呈凸連接的面，即凸臺側(cè)面，最終得到凸臺特征面列。

步驟3自動構(gòu)建孤島凸臺和非孤島凸臺的頂面銑削加工區(qū)域主要包含凸臺頂面外環(huán)提取，凸臺類型判斷、凸臺頂面?zhèn)让嬗嗔揩@取、頂面外環(huán)驅(qū)動邊偏置處理，具體如下：

1)提取已通過自動或手動的方式獲得的凸臺頂面的外環(huán)邊列。

2)分析外環(huán)邊列與凸臺側(cè)面的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)外環(huán)邊數(shù)量等于側(cè)面數(shù)量時凸臺為孤島凸臺，當(dāng)外環(huán)邊數(shù)量大于側(cè)面數(shù)量時凸臺為非孤島凸臺。

3)基于工藝規(guī)則庫，通過分析凸臺頂面銑削前的工序工步，確定凸臺頂面銑削工序前，凸臺頂面和側(cè)面的加工狀態(tài)，得到凸臺頂面和側(cè)面留有的余量，或由工程人員手動設(shè)置。