集成环切轨迹与变半径摆线轨迹的型腔加工轨迹生成方法.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CN106647634A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201610974215.2(22)申请日2016.11.04(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市广州天河区五山路381号(72)发明人李静蓉廖昭洋王清辉(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人何淑珍(51)Int.Cl.G05B19/4093(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称集成环切轨迹与变半径摆线轨迹的型腔加工轨迹生成方法(57)摘要本发明提供集成环切轨迹与变半径摆线轨迹的型腔加工轨迹生成方法。该方法首先以外轮廓向内偏置、内轮廓向外偏置的方式，逐层构建型腔的环切走刀轨迹；然后，预测沿该环切路径加工时材料去除率的变化，自动识别并划分出型腔的危险加工区域；进而，采用变半径的摆线走刀轨迹填充危险加工区域，以替代环切轨迹，并调节摆线走刀的进给速度、径向切削深度等参数，以保持摆线走刀与环切走刀时材料去除率的基本一致。本发明提出的加工轨迹生成方法，能够避免型腔加工过程中由于材料去除率的变化而造成的刀具瞬时冲击载荷过大，有助于提升加工进给速度与型腔的加工效率，并延长刀具使用寿命。CN106647634ACN106647634A权利要求书1/1页1.集成环切轨迹与变半径摆线轨迹的型腔加工轨迹生成方法，其特征在于包括以下步骤:步骤1：在CAM软件中读取型腔轮廓信息，以型腔外轮廓向内偏置、型腔内轮廓同时向外偏置的方式，逐层构建型腔的环切走刀轨迹；步骤2：预测沿该环切走刀轨迹加工时材料去除率的变化，自动识别并划分出型腔的危险加工区域；步骤3：采用变半径摆线走刀轨迹填充危险加工区域，替代环切走刀轨迹；步骤4：调节摆线走刀的进给速度、径向切削深度等参数，保持摆线走刀与环切走刀时材料去除率的基本一致。2.根据权利要求1所述的集成环切轨迹与变半径摆线轨迹的型腔加工轨迹生成方法，其特征在于：步骤2中所述材料去除率是指，刀具沿加工轨迹在具体位置上的瞬时材料去除率MRR，即单位时间内所去除材料的体积。3.根据权利要求1所述的集成环切轨迹与变半径摆线轨迹的型腔加工轨迹生成方法，其特征在于：步骤2中所述危险加工区域是指，当刀具沿环切加工轨迹恒速进给时，其瞬时材料去除率MRR发生明显可识别的变化时，刀具所扫掠过的型腔区域。4.根据权利要求1所述的集成环切轨迹与变半径摆线轨迹的型腔加工轨迹生成方法，其特征在于：步骤3中所述变半径摆线走刀轨迹具有如下特征：1)所述摆线指的是长幅旋轮线，即一个动圆沿着一条定直线作无滑动的滚动时，动圆外一定点的轨迹；动圆滚动一周，为一个摆线周期，滚动前后动圆圆心的距离为步距，动圆外定点到圆心距离为摆线的半径；2)变半径摆线刀轨每个周期的半径随加工区域宽度的变化而变化，为该加工区域的最大内切圆的半径Rc减去刀具半径Rt；3)变半径摆线刀轨的每个周期的步距S是可变的，能通过调节步距以维持加工过程中最大径向切削深度Rdc的恒定。5.根据权利要求1所述的集成环切轨迹与变半径摆线轨迹的型腔加工轨迹生成方法，其特征在于：步骤3中所述变半径摆线走刀轨迹填充危险加工区域过程中，对于每个危险加工区域均进行以下步骤：步骤3-1：提取危险加工区域的中轴线;步骤3-2：根据选定的最大径向切削深度，沿其中一条中轴线生成所述变半径摆线走刀轨迹；步骤3-3：重复步骤3-2，直至遍历完成危险加工区域所有的中轴线轨迹。6.权利要求5所述的一种集成环切轨迹与变半径摆线轨迹的型腔加工轨迹生成方法，其特征在于：步骤3-1所述危险加工区域的中轴线是指，由危险加工区域轮廓构成的平面封闭域区内所有最大内切圆圆心的集合。2CN106647634A说明书1/4页集成环切轨迹与变半径摆线轨迹的型腔加工轨迹生成方法技术领域[0001]本发明涉及一种机械加工的CAD/CAM技术，具体为一种针对型腔加工的集成环切轨迹与变半径摆线轨迹的型腔加工轨迹生成方法。背景技术[0002]随着高速铣削在型腔加工中的应用日益广泛，常规的环切走刀轨迹存在的问题越来越明显。在环切刀轨的规划过程中，难以避免地会生成许多凹凸拐角与狭窄加工区域。在加工这些危险区域时,往往会出现材料去除率的瞬时突变，从而导致刀具负载的突变，严重影响刀具寿命并大大限制了加工效率的提升。为了更好地发挥高速铣削对复杂型腔加工的适应能力，同时进一步提高刀具寿命，亟需既能够维持相对稳定的加工负载,同时又具有较高加工效率的加工轨迹自动生成方法。[0003]有关研究表明，摆线铣削方式能够很好地解决切削负载的突变问题。由于摆线的轨迹是连续的，加工过程中刀具接触角和径向深度变化平缓且可控，且不会受到加工区域形状改变的影响，能很好地保持材