[發明專利]面向超聲直刃刀加工自由曲面的往復式刀路規劃方法

有效

• 申請號: 202110273921.5
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112947297B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 穆東方;胡小平;芮杰;楊帆;戚安琪
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明公開了一種面向超聲直刃刀加工自由曲面的往復式刀路規劃方法，包括以下步驟：步驟一：讀取待加工模型的CAD文件，選定待加工區域；步驟二：進行加工編程，切削模式選為“往復式”；步驟三：將單次走刀的刀路兩端延長適當距離；步驟四：給直刃刀添加前傾角和側傾角；步驟五：生成第一刀具軌跡的NC代碼；步驟六：將側傾角改為等值反向，其他參數不變，再生成第二刀具軌跡的NC代碼；步驟七：將第一刀具軌跡的的NC代碼和第二刀具軌跡的的NC代碼連接為整體，刪去中間多余的代碼。采用本發明技術方案，根據直刃刀的刃形，結合其“V”形加工的工藝參數，選用“往復式”切削模式，提高了加工效率。

技術領域

本發明屬于超聲加工技術領域，尤其是針對航空航天領域的蜂窩復合材料自由曲面超聲加工的刀路規劃方法，具體涉及一種面向超聲直刃刀加工自由曲面的往復式刀路規劃方法。

背景技術

隨著機械加工技術的不斷發展，超聲輔助加工在機械加工領域中的應用范圍不斷擴大，加工技術日漸成熟。對于航空航天領域復合材料零部件加工，超聲輔助加工是比較理想的加工技術。目前，國內對超聲加工技術的研究仍處于探索階段，尤其是對加工工藝方面的研究甚少，還沒有形成完整的工藝路徑規劃方法，工藝參數數據庫建設也處于起步階段。在超聲輔助加工過程中，用于切削的刀具是直刃刀一類薄刃形刀具，其刀具形狀、去料方式與傳統銑刀相比完全不同，所以在加工過程中的刀路規劃方法也與傳統的刀路規劃方法不一樣。

刀具軌跡的優劣會直接影響其加工精度和加工效率，現在大多數刀具的刀路規劃方式生成的轉接點較多，限制了加工速度的提高；不連續的加工軌跡和過多的轉接點會導致電機的頻繁起停、走空刀，影響加工效率和工件質量。在一般情況下，CAM系統輸出的是刀路，但由于CAM系統在目前的技術和理論條件下做不到完美，常會產生低質量的加工刀路。相應地，在本領域中亟待找到更為完善的解決方法，在充分考慮到直刃刀特殊結構的情況下，進行刀路規劃方法研究。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種面向超聲直刃刀加工自由曲面的往復式刀路規劃方法，其改進了超聲直刃刀在工藝規劃過程中的刀具軌跡的規劃問題。

本發明采取以下技術方案，

包括以下步驟：

步驟一：讀取待加工模型的CAD文件，選定待加工區域；

步驟二：進行加工編程，切削模式選為“往復式”；

步驟三：將單次走刀的刀路兩端延長適當距離；

步驟四：給直刃刀添加前傾角和側傾角；

步驟五：生成第一刀具軌跡的NC代碼；

步驟六：將側傾角改為等值反向，其他參數不變，再生成第二刀具軌跡的NC代碼；

步驟七：將第一刀具軌跡的的NC代碼和第二刀具軌跡的的NC代碼連接為整體，刪去中間多余的代碼。

優選的，所述直刃刀為匕首形，四刃面中心對稱，前后刀刃對稱分布。

優選的，通過往復式走刀，直刃刀以一定的側傾角α、切深a_p和步距f進行切削，其中刀具切入材料深度設為d(二維投影下，不考慮前傾角θ)；同一把直刃刀按相同的前傾角和相反側傾角(刀具坐標系下)分兩次來回切削，切削面組成“V”字形狀，切屑橫截面為菱形和倒三角形(首行)。這種切削方式去料效率高，且單個加工過程無需換刀，提高了整體加工效率。

優選的，所述直刃刀的前后刀刃均可用于加工，在加工一定長度后應轉換另一側刀刃加工進而保證直刃刀均勻磨損，延長刀具壽命。

優選的，所述切深a_p為切削時刀具切入材料的縱向深度，計算公式為：

a_p＝d cosα-e/(2sinα)