整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110253066A(43)申请公布日2019.09.20(21)申请号201910356878.1(22)申请日2019.04.29(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市高新园区凌工路2号(72)发明人魏兆成王敏杰李国彦(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人王志强李洪福(51)Int.Cl.B23C9/00(2006.01)B23Q17/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法(57)摘要本发明提供一种整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法，包括以下步骤：S1、顶刀识别：判断相邻两次插铣的刀具底部圆是否发生相交，若相交则认为发生顶刀现象；S2、选取旋转基点：第i次插铣刀具底部圆与整列刀具轴线所形成的直纹面的延伸面会有两个交点，选取距离交线较远的交点作为旋转基点；S3、顶刀排除：通过旋转获得新的刀具轴线和刀位点，S4、顶刀检测：返回步骤S1，计算是否存在顶刀现象，若存在，则重复步骤S2和步骤S3，直到排除顶刀现象。本发明所述的整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法，通过调整刀轴矢量和刀位点来排除插铣顶刀问题，避免因插铣顶刀而导致的过载、振动等加工异常，在保证插铣加工高效率的同时，不影响后续加工的效率。CN110253066ACN110253066A权利要求书1/1页1.一种整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法，其特征在于包括以下步骤：S1、顶刀识别：根据现有常规的五轴插铣加工刀具轨迹数据，建立顶刀识别模型，分析在插铣到工件底部时相邻插铣刀具的底部圆相对的位置关系，判断相邻两次插铣的刀具底部圆是否发生相交，若相交则认为发生顶刀现象；S2、选取旋转基点：对存在顶刀现象的位置，第i次插铣发生顶刀，通过对第i次插铣刀具刀轴矢量和刀位点调整，第i次插铣刀具底部圆与整列刀具轴线所形成的直纹面的延伸面会有两个交点，选取距离交线较远的交点作为旋转基点；S3、顶刀排除：第i次插铣刀具轴线的参数为u，调整角度为偏置面叶顶线参数u-Δu，Δu＝0.001，偏置直纹面上叶顶线参数u位置与第i次插铣刀具底部圆心的连线为L1，偏置直纹面上叶顶线参数u-Δu位置与第i次插铣刀具底部圆心的连线L2，L1到L2的夹角为在插铣刀具底部圆心和偏置直纹面叶顶线参数点u，参数点u-Δu三个点所在的平面内对第i次插铣刀具底部圆心进行旋转，将第i次插铣底部圆心绕着旋转基点，插铣刀具半径为R，以R为半径向u→u-Δu方向旋转，即将AOu折线段绕着旋转基点，参数位置u旋转移动到u-Δu，第i次插铣刀具底部圆心O移动到的新位置就为新的第i次插铣的刀位点O1，u-Δu与新刀位点O1的连线作为第i次插铣的刀具轴线；S4、顶刀检测：返回步骤S1，计算是否存在顶刀现象，若存在，则重复步骤S2和步骤S3，继续通过旋转获得新的刀具轴线和刀位点，直到排除顶刀现象。2.根据权利要求1所述的整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法，其特征在于，步骤S1中，顶刀识别的具体识别过程，在顶刀识别模型中，计算第i-1次插铣和第i次插铣刀具底部圆所在平面的交线到第i次插铣刀具底部圆心O的距离，若距离小于插铣刀具半径R，认为相邻两次插铣存在顶刀现象。3.根据权利要求1所述的整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法，其特征在于，步骤S2中，刀具轴线是由叶片型面法向偏置的直纹面得到的，偏置面的叶顶线和叶根线进行参数化，参数取值为[0，1]，通过叶顶线和叶根线对应参数点连接获得刀具轴线。2CN110253066A说明书1/5页整体叶轮五轴插铣加工的顶刀识别及排除方法技术领域[0001]本发明涉及整体叶轮插铣加工领域，具体而言，尤其涉及一种五轴插铣轨迹规划中的顶刀识别及排除方法。背景技术[0002]插铣法又称Z轴铣削法，切削效率比传统的铣削高4～5倍，尤其在难切削材料的大去除率方面有优势。插铣加工沿刀具轴向进给，具有径向切削力小，切削稳定性好，允许采用大长径比刀具等特点，非常适合深型腔、深沟槽类零件的粗加工。插铣是目前材料去除效率较高的切削加工方法，可以显著缩短加工时间。目前三轴插铣模块，已经是主流CAM软件的标准配置，在模具制造、航空航天结构件加工等领域的应用越来越多，取得了良好的应用效果。但是由于插铣顶刀问题的存在，制约了插铣技术在五轴加工中的应用。[0003]插铣过程中，当有顶刀问题存在时，工件加工表面时常会出现当前插铣的刀具端面痕迹与前一刀插铣的刀具端面痕迹发生大面积干涉。导致当前加工的径向切深突然增大，切削载荷瞬间成倍增加，引起过载或较大的切削振动。在现有的加工仿真技术中，插铣顶刀既不属于过切，也不属于碰撞干涉