[發明專利]一種基于側向步距優化的型腔側壁等殘高插銑刀具路徑規劃方法

有效

• 申請號: 201810982529.6
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109116804B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 黃諾帝;巫世晶;胡基才;王曉筍;李小勇
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李明婭

本發明提供一種基于側向步距優化的型腔側壁等殘高插銑刀具路徑規劃方法，根據等殘高插銑刀具路徑與型腔輪廓之間的幾何關系，建立了殘余材料尖點位置和下一插銑刀位點位置計算模型，通過優化側向步距，使得相鄰插銑刀位點之間的殘余材料的殘高與最大允許殘高相同，實現插銑刀位點數量的降低。本發明適用于具有復雜輪廓的型腔側壁數控插銑刀具路徑規劃，在滿足最大允許殘高的工藝要求下，獲得具有最少插銑刀位點數量的插銑刀具路徑，提升側壁插銑效率，此外，更均勻的殘余材料改善后續加工切削力變化，提高后續加工的穩定性。

技術領域

本發明涉及一種型腔插銑刀具路徑規劃方法，具體涉及一種基于側向步距優化的型腔側壁等殘高插銑刀具路徑規劃方法。

背景技術

插銑銑削刀具路徑是一種高效去除材料的走刀方式，充分利用刀具軸向剛度最優的優勢，沿刀具軸向進給除去多余材料，具有材料去除率高、刀具使用壽命長和切削穩定性好等特點，被廣泛應用于型腔類零件，特別是具有深腔特征的零件的銑削加工。

插銑刀路由一系列插銑循環構成，每個插銑循環依次包括下刀、抬刀和移刀三個動作。材料去除過程在下刀動作，各插銑循環下刀點稱為插銑刀位點，相鄰兩個插銑點之間的移刀距離稱為測量步距。根據插銑材料去除原理可知，插銑是一種非連續材料去除工藝，當利用插銑工藝對型腔側壁進行加工時，相鄰插銑循環完成后，會在型腔側壁上留下殘余材料。殘余材料相對于型腔側壁最大厚度稱為殘高，對應的點為殘余材料尖點。通常插銑完成后，利用端銑或側銑對側壁上殘余材料進行去除，顯然殘高過大會造成端銑或側銑過程中切削量超過設定值，導致刀具磨損。因此，有必要對最大殘高進行限制。

現有CAM軟件在規劃型腔側壁插銑路徑時，主要采用等側向步距的方式進行規劃，由于型腔側壁曲率的變化，使得相鄰插銑刀位點之間的殘高不均勻。為了使得最大殘高不大于設定值，必須降低側向步距，從而使得插銑刀位點的數量急劇增加，降低了插銑材料去除率和加工效率。綜上，有必要研究一種基于側向步距優化的型腔側壁等殘高插銑刀具路徑規劃方法，通過優化側向步距，使得相鄰插銑刀位點之間的殘余材料的殘高與設定值相同。這樣的插銑路徑規劃方法，既能夠滿足后續端銑或側銑切削量滿足設定值，又能夠有效減少插銑刀位點的數量，從而提高加工效率。

經對現有技術的文獻檢索發現，申請號為CN201710840476.X的中國專利《轉角插銑加工的插銑點位構建方法》，以刀具加工切寬為步距，采用殘留退縮的方式進行插銑循環分層布點，未涉及型腔側壁等殘高插銑刀具路徑規劃方法；申請號為CN201510824040.2的中國專利《一種工件的插銑加工方法》，和申請號為CN201410706728.6的中國專利《一種數控加工中插銑清角的方法》，均未對殘高進行限制。

針對現有型腔側壁插銑刀具路徑以等側向步距為插銑路徑規劃依據，難以保證插銑后側壁殘余材料的殘高一致性這一實際問題，本發明擬設計一種基于側向步距優化的型腔側壁等殘高插銑刀具路徑規劃方法。

發明內容

本發明實施基礎為等殘高條件下插銑刀位點與型腔輪廓之間的幾何關系。本發明的上述技術問題主要是通過兩大步驟得以解決的。當已知當前插銑刀位點時，首先，計算等殘高條件下殘余材料尖點的位置，然后計算出下一插銑刀位點的位置。通過不斷遞進，實現型腔側壁等殘高插銑刀具路徑規劃。

本發明為解決現有技術中存在的問題采用的具體技術方案如下：

一種基于側向步距優化的型腔側壁等殘高插銑刀具路徑規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、殘余材料尖點位置計算；

步驟1.1、將型腔輪廓曲線向內偏置剩余切寬與刀具半徑之和，得到的曲線為插銑刀位點所在的曲線，將型腔輪廓曲線向內偏置剩余切寬與殘高設定值之和，得到的曲線為殘余材料尖點所在的曲線；

步驟1.2、根據插銑刀位點和殘余材料尖點所在曲線之間的關系，聯立得到利用殘余材料尖點所在曲線表示插銑刀位點所在曲線的函數關系；