[發明專利]基于特征的機匣環形槽銑削粗加工軌跡自動生成方法

有效

• 申請號: 201410475780.5
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104267669A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 李迎光;郝小忠;李志翔;馬斯博;劉旭
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/4097
• 分類號: G05B19/4097
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種CAM技術，尤其是一種航空發動機機匣的CAM技術，具體地說是一種基于特征的機匣環形槽銑削粗加工軌跡自動生成方法。

背景技術

隨著航空航天工業的不斷發展，對航空發動機的制造要求不斷提高，機匣作為航空發動機的主要部件在制造過程中也面臨著更高的挑戰，目前機匣多采用鈦合金、高溫合金等耐高溫、難切削材料，結構上以回轉輪轂面為主體周向分布柱狀凸臺，零件最薄處僅為2-3mm厚，屬多島嶼復雜薄壁結構件，加工過程復雜。在機匣數控加工中，由于其結構復雜、精度要求高，對于編程工藝人員的經驗依賴性很強。目前航空發動機機匣的數控加工編程工作主要在一些商品化CAM平臺上進行，在加工程序的編制時，需要人工設置大量加工參數，編程的工作量非常大，尤其是在機匣環形槽銑削過程中，工藝較為復雜，實際生產中采取基于多中間模型的程序編制，在中間模型的構建上浪費大量人力，且特征編程不連貫，重復工作量大，穩定性較差，后期需要結合大量的仿真工作進行程序的優化，導致編程規范性不足，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生成環形槽銑削粗加工軌跡的方法，在申請號為201410188103.5，發明名稱為“航空發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形槽特征和凸臺特征的組合，為本發明的提出打下了堅實的基礎。

本專利提出了一種基于特征的機匣環形槽銑削粗加工軌跡自動生成方法，屬于CAM技術領域。首先進行機匣特征識別或讀取機匣環形槽特征結果，然后根據加工資源庫中的數據，得到環形槽銑削加工工藝信息，并進行加工區域劃分，最后自動生成環形槽銑削粗加工刀軌并排序。該機匣環形槽銑削加工軌跡自動生成方法，改變以往基于中間模型的編程方式，一次性自動生成環形槽特征的所有刀軌，且計算效率高、正確率高，程序規范性強，知識重用性高，有效減少重復工作量。

發明內容

本發明的目的是針對目前CAM系統中缺少對航空發動機機匣環形槽銑削加工的自動刀軌生成模式，以及現有加工編程效率低、質量差、靈活性不足等問題，提出一種航空發動機機匣環形槽銑削粗加工軌跡自動生成方法。

本發明的技術方案是：

一種機匣環形槽銑削粗加工軌跡自動生成方法，其特征是首先進行機匣特征識別或讀取機匣環形槽特征結果，然后根據加工資源庫中的數據，得到環形槽銑削加工工藝信息，并進行加工區域劃分，最后自動生成環形槽銑削粗加工刀軌并排序。

具體步驟如下：

步驟1：在CAM環境下，通過自動讀取特征識別結果或手動選擇機匣環形槽的方法得到待加工的環形槽特征面列，即得到環形槽初始加工區域；

步驟2：基于凸臺高度的加工區域徑向劃分，根據環形槽頂面及環形槽內部凸臺頂面間的高度差將環形槽加工區域進行徑向劃分；

步驟3：刀具及加工參數的選擇，確定刀具、余量、切寬、切深、徑向分層、進給速度等加工參數；

步驟4：基于刀具對加工區域二次劃分，由于在環形槽內部存在凸臺結構，考慮到刀具的可切削區域情況，對于刀具直徑大于廣義側面間最短距離的情況需要將原加工區域劃分為多個子區域，分別進行加工；

步驟5：自動生成粗加工刀軌，根據加工參數在加工區域內生成驅動線及刀軸面，從而得到粗加工刀軌；

步驟6：刀軌排序，根據選擇的加工方案將生成的粗加工刀軌進行排序，得到最終加工刀軌。

上述步驟1所述的待加工的環形槽特征面列主要包含兩類：環形槽的特征信息及環形槽內凸臺的特征信息，本方法提供自動和/或手動兩種方式獲得環形槽特征面列，即得到環形槽初始加工區域。

1)自動獲得環形槽特征面列：通過讀取機匣特征識別結果，自動從特征識別結果文件中提取出所需環形槽的底面、側面與頂面及環形槽內凸臺的側面與頂面信息，以得到的環形槽側面及凸臺側面為廣義側面，以得到的環形槽頂面與凸臺頂面為廣義頂面，如果環形槽底面不只一個面，則在相鄰底面連接處以連接線為母線，沿著機匣徑向拉伸一個垂直于機匣回轉軸的輔助面，并添加為環形槽的廣義側面，得到的面列構成了環形槽初始加工區域。