平底铣刀加工凸轮廓平底型腔的等切宽刀具轨迹生成方法.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CN106001719A(43)申请公布日2016.10.12(21)申请号201610531702.1(22)申请日2016.07.04(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人闫光荣汪再军刘乐方磊(74)专利代理机构北京永创新实专利事务所11121代理人姜荣丽(51)Int.Cl.B23C3/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称平底铣刀加工凸轮廓平底型腔的等切宽刀具轨迹生成方法(57)摘要本发明公开了一种平底铣刀加工凸轮廓平底型腔的等切宽刀具轨迹生成方法，属于材料加工技术领域。所述方法以平底型腔的外围凸轮廓的最大内切圆的圆心为刀具的第一个下刀点，以所述的圆心为极坐标系的原点，做螺旋线，螺旋线会与凸轮廓相交被断成很多段，以凸轮廓和在凸轮廓内部的螺旋线段为限制，生成刀具轨迹，并对生成的轨迹中的空行程段进行优化。本发明的优点在于可以有效的通过切宽控制切削效率，加工过程的可控性增强；切宽得到有效控制，机床输出功率基本保持稳定；可以有效地保护机床刀具。CN106001719ACN106001719A权利要求书1/1页1.平底铣刀加工凸轮廓平底型腔的等切宽刀具轨迹生成方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：第一步，设定刀具半径R和切宽W，并使得刀具直径大于切宽；第二步，找到要加工的平底型腔的外围凸轮廓的最大内切圆，该最大内切圆的圆心O为刀具的第一个下刀点；第三步，以所述的圆心O为极坐标系的原点，做螺旋线，螺旋线的公式为θ为螺旋线上任意一点的弧度，θ值的范围是从0到螺旋线刚好将凸轮廓完全覆盖时的弧度值，设为maxAngle，所以螺旋线中，弧度θ值的范围为0到maxAngle；第四步，螺旋线在弧度θ从0变大到完全覆盖凸轮廓的过程中，螺旋线会与凸轮廓相交，从而被凸轮廓截断成很多段，对包含在凸轮廓内部的螺旋线段，按照θ值从小到大的顺序排列；第五步，以凸轮廓和在凸轮廓内部的螺旋线段为限制，生成刀具轨迹。2.根据权利要求1所述的平底铣刀加工凸轮廓平底型腔的等切宽刀具轨迹生成方法，其特征在于：所述方法还包括对第五步中生成的刀具轨迹进行空行程段优化的步骤，在刀具轨迹生成完成以后，组成刀具轨迹的所有刀具轨迹段分为两类，第一类为以螺旋线为限制生成的轨迹段，简称螺旋加工轨迹段；第二类为以凸轮廓边界为限制生成的轨迹段，简称为边界加工轨迹段；在刀具轨迹生成的过程中，以凸轮廓边界为限制生成的边界加工轨迹段有可能会被多次重复利用到，所以边界加工轨迹段可能有重复，对于重复的边界加工轨迹段，称为空行程段；对空行程段进行优化，具体步骤为：(1)按照第五步中已生成好的刀具轨迹中的刀具轨迹段顺序依次进行检查；(2)当检查遇到螺旋加工轨迹段时，直接将其添加到刀具轨迹段集合中；当检查遇到边界加工轨迹段时，判断该边界加工轨迹段是否已经包含在刀具轨迹段集合中，如果没有，转步骤(3)，否则转步骤(4)；(3)如果刀具轨迹段集合中没有当前检查到的边界加工轨迹段，说明没有重复，将该边界加工轨迹段加入到刀具轨迹段集合中；(4)如果当前检查到的边界加工轨迹段已经存在，则在还未检查的刀具轨迹中，查找一条刀具轨迹段，该刀具轨迹段的起点A与当前检查到的边界加工轨迹段的起点B距离最近；连接起点A和起点B，构造一条新的直线加工轨迹段，将构造的直线加工轨迹段添加到刀具轨迹段集合中；将查找到的刀具轨迹段做为下一条待检查的加工轨迹段；(5)对刀具轨迹中的所有刀具轨迹段都进行步骤(2)～步骤(4)的检查，最终形成优化后的刀具轨迹。3.根据权利要求1所述的平底铣刀加工凸轮廓平底型腔的等切宽刀具轨迹生成方法，其特征在于：第五步具体执行如下：以从θ为0开始的螺旋线段开始，让刀具沿着螺旋线段为限制加工，直到与凸轮廓外轮廓相交，然后沿着凸轮廓的外轮廓为限制加工直到再遇到螺旋线段，再沿着螺旋线段为限制加工；重复前述过程，直到将整个轮廓加工完，整个过程中，刀尖移动的轨迹便是所求的刀具轨迹。2CN106001719A说明书1/3页平底铣刀加工凸轮廓平底型腔的等切宽刀具轨迹生成方法技术领域[0001]本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种平底铣刀加工凸轮廓平底型腔的等切宽刀具轨迹生成方法。背景技术[0002]刀具运动轨迹算法与数学模型是实施数控加工的关键技术，零件加工的准确性只能在正确合理的刀具路径前提下才能予以保证。刀具路径的合理规划直接关系到切削效率、加工质量以及加工成本，而且还影响机床和刀具的使用寿命。[0003]型腔加工中刀具轨迹生成主要有行切法和环切法。按照平底型腔的形状分类可以分为圆形腔、方形腔、不规则型腔等。现有的行切法和环切法，都可以对平底型腔生成有效的加工轨迹