[發(fā)明專利]一種基于起旋輔助線的型腔高速螺旋銑削方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610817053.1
• 申請(qǐng)日: 2016-09-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106424868B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雄兵;宋永鋒;劉芝平;易兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): B23C3/00
• 分類號(hào): B23C3/00;G06F17/50
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所43114
• 代理人: 歐陽(yáng)迪奇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于起旋輔助線的型腔高速螺旋銑削方法。

背景技術(shù)

型腔銑削廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、模具、汽車(chē)等領(lǐng)域。工業(yè)制造中80％的機(jī)械零件可通過(guò)2.5D銑削加工成型。即使是復(fù)雜的零件，也通常采用層切法進(jìn)行粗加工。

對(duì)于型腔的銑削加工，傳統(tǒng)方法通常采用行切^[3]和環(huán)切^[4]算法進(jìn)行刀軌生成，但切削刀軌存在方向突變，使切削力急劇增大，工件強(qiáng)烈振動(dòng)發(fā)生形變，降低工件表面加工質(zhì)量，因此，刀具在型腔邊界拐角處必須降低進(jìn)給量，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。

行切和環(huán)切的刀軌只有C¹連續(xù)，無(wú)法適用于高速銑削。為此，許多學(xué)者提出了不同的光滑刀軌規(guī)劃方法。Held M,Spielberger C.A smooth spiral tool path for high speed machining of 2D pockets[J].Computer-aided Design,2009,41(7):539-550基于型腔中軸規(guī)劃螺旋刀軌；Li X,Liang J,Ni P,et al.Novel path generation algorithm for high-speed pocket milling[J].International Journal of Production Research,2014通過(guò)線性插值和B樣條優(yōu)化進(jìn)行螺旋刀軌的生成；Romerocarrillo P,Torresjimenez E,Dorado R,et al.Analytic construction and analysis of spiral pocketing via linear morphing[J].Computer-aided Design,2015:1-10在嵌入阿基米德螺線的基礎(chǔ)上得到了一條光滑的螺旋加工路徑。但上述方法雖然提高了刀軌的連續(xù)性，但應(yīng)用于不規(guī)則型腔中存在切削寬度的均值偏小及重復(fù)切削率高等不足，導(dǎo)致刀軌長(zhǎng)度大和切削效率低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決目前切削刀軌長(zhǎng)度大和切削效率低的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可大幅度增大切削寬度的均值，降低重復(fù)切削率，減小刀軌長(zhǎng)度，提高生產(chǎn)效率的基于起旋輔助線的型腔高速螺旋銑削方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，

一種基于起旋輔助線的型腔高速螺旋銑削方法，包括以下步驟：

步驟一，等距離分度型腔輪廓的內(nèi)等距環(huán)，采用主成分分析計(jì)算型腔輪廓內(nèi)等距環(huán)上外放樣點(diǎn)的兩根主軸，而后通過(guò)長(zhǎng)度因子尋優(yōu)截取部分長(zhǎng)主軸，以此作為型腔放樣的起旋輔助線；

步驟二，將應(yīng)用矢量法得到起旋輔助線上距離外放樣點(diǎn)最近的點(diǎn)，即內(nèi)放樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)連接型腔的內(nèi)外放樣點(diǎn)，得到放樣線；

步驟三，線性插值放樣線，生成螺旋折線；

步驟四，插入以指數(shù)函數(shù)規(guī)律分布的控制頂點(diǎn)，進(jìn)行B樣條優(yōu)化后最終生成螺旋刀軌。

所述的一種基于起旋輔助線的型腔高速螺旋銑削方法，所述的步驟一中，包括以下具體步驟：

步驟1，將型腔輪廓f_out(t)向內(nèi)偏移刀半徑R，得到內(nèi)等距環(huán)f(t)，將內(nèi)等距環(huán)按長(zhǎng)度等分為m份，以內(nèi)等距環(huán)f(t)上任意一點(diǎn)p₁為型腔輪廓的第一個(gè)分度點(diǎn)，沿內(nèi)等距環(huán)的順時(shí)針?lè)较颍块g隔Δl距離選取外分度點(diǎn)p_i(1≤i≤m)，得到型腔輪廓的外放樣點(diǎn)p＝{p_i|i＝1,2,...,m}，

步驟2，計(jì)算所有外放樣點(diǎn)p_i(x_i,y_i)(1≤i≤m)的均值

步驟3，求特征協(xié)方差矩陣S：

步驟4，計(jì)算S的特征值λ_i和特征向量u_i，其中i＝1,2,...,m，然后將特征值由大到小排序，選擇最大的特征值對(duì)應(yīng)的特征矢量作為一個(gè)變換矩陣T＝[u₁,u₂]^T；

步驟5，將外放樣點(diǎn)投影到選取的特征矢量上，即可得到型腔的主軸Q：

Q＝Tp