一种基于特征的机匣凸台轮廓铣削加工轨迹快速生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于特征的机匣凸台轮廓铣削加工轨迹快速生成方法，属于CAM技术领域。该方法首先读取机匣模型和机匣凸台特征信息，分析凸台结构特点，结合工艺规则库，自动构建柱状凸台和锥状凸台轮廓铣削加工驱动，然后根据加工资源库中的数据，可以选择自动生成或人工输入所需加工凸台的加工工艺信息，快速自动生成加工轨迹。该机匣凸台轮廓铣削加工轨迹生成方法计算效率高、正确率高，程序规范性强，有效减少重复工作量，同时支持单个和多个凸台的批量处理，灵活性强，能够满足工程人员的不同需求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于CAM
。该方法首先读取机匣模型和机匣凸台特征信息，分析凸台结构特点，结合工艺规则库，自动构建柱状凸台和锥状凸台轮廓铣削加工驱动，然后根据加工资源库中的数据，可以选择自动生成或人工输入所需加工凸台的加工工艺信息，快速自动生成加工轨迹。该机匣凸台轮廓铣削加工轨迹生成方法计算效率高、正确率高，程序规范性强，有效减少重复工作量，同时支持单个和多个凸台的批量处理，灵活性强，能够满足工程人员的不同需求。【专利说明】
本专利技术涉及一种CAM技术，尤其是一种航空发动机机匣的数控加工方法，具体地说是一种基于特征的航空发动机机匣凸台轮廓铣削加工轨迹快速生成方法。
技术介绍
航空发动机是飞机的动力之源，随着航空发动机推重比的日益提高，不仅对航空发动机机匣的结构设计提出了更高的要求，对机匣的制造也提出更高的挑战，目前机匣多采用钛合金、高温合金等耐高温、难切削材料；结构上以转轮毂面为主体周向分部柱状岛屿凸台，零件最薄处仅为2-3_厚，属多岛屿复杂薄壁结构件。在机匣数控加工中，由于其结构复杂、精度要求高，对于编程工艺人员的经验依赖性很强。目前航空发动机机匣的数控加工编程工作主要在一些商品化CAM平台上进行，如西门子的UG NX, PTC的Pro/E等。在使用这些软件进行加工程序的编制时，需要人工点选大量的几何元素构造加工区域，需要人工设置大量加工参数，编程的工作量非常大，例如在机匣凸台轮廓铣削程序编制中，需要根据每个凸台的结构进行单独程序编制，重复工作量大，另外在人工编程时，往往由于人为疏忽、经验不足等人为因素导致编程质量的稳定性较差，后期需要结合大量的仿真工作进行程序的优化，导致编程规范性不足，效率低下，知识的积累性差。 鉴于以上问题急需一种能够自动快速生成凸台轮廓铣削加工轨迹的方法，在申请号为201410188103.5，专利技术名称为“航空发动机机匣特征识别方法”的中国专利中，对机匣零件进行了特征定义和特征识别，将机匣零件识别为一系列环形槽特征和凸台特征的组合，为本专利技术的提出打下了坚实的基础。 本专利技术提出了，属于CAM
。该方法首先读取机匣模型和机匣凸台特征信息，分析凸台结构特点，结合工艺规则库，自动构建柱状凸台和锥状凸台轮廓铣削加工驱动，然后根据加工资源库中的数据，可以选择自动生成或人工输入所需加工凸台的加工工艺信息，快速自动生成加工轨迹。该机匣凸台轮廓铣削加工轨迹快速生成方法，可以实现柱状和锥状凸台轮廓轨迹自动生成，且计算效率高、正确率高，程序规范性强，知识重用性高，有效减少重复工作量，同时支持单个和多个凸台的批量处理，灵活性强，能够满足工程人员的不同需求。
技术实现思路
本专利技术针对目前CAM系统中缺少对航空发动机机匣凸台轮廓铣削加工的自动刀轨生成模式，以及现有加工编程效率低、质量差、灵活性不足等问题，专利技术。 本专利技术的技术方案是: —种基于特征的机匣凸台顶面铣削加工轨迹快速生成方法，其特征在于它包含以下步骤: 步骤1:在CAM环境下，通过自动读取机匣凸台特征信息或手动点选面的方式，得到一个或多个凸台特征信息； 步骤2:基于每个凸台特征信息，分析凸台结构特点将凸台分为柱状凸台和锥状凸台两类，并结合工艺规则库，自动构建凸台轮廓铣削加工驱动元素； 步骤3:根据加工资源库中的数据，采用自动和人工相结合的方法，针对柱状凸台和锥状凸台两种情况进行加工工艺决策，得到凸台轮廓铣削的加工工艺方案； 步骤4:结合柱状凸台轮廓加工驱动和加工方案，自动调用CAM软件中成熟的操作方式，将柱状凸台侧面铣削加工驱动元素及加工参数自动设置到对应操作中，并自动计算刀轨、生成柱状凸台定轴轮廓精加工轨迹。 步骤5:结合锥状凸台轮廓加工驱动和加工方案，自动调用CAM软件中成熟的操作方式，将锥状凸台侧面铣削加工驱动元素及加工参数自动设置到对应操作中，并自动计算刀轨、生成锥状凸台五轴联动轮廓精加工轨迹。 如步骤I所述方法，每个凸台特征信息主要包含:凸台的顶面、侧面、底角面和底面。本专利技术提供自动和手动两种方式获得凸台特征信息，并且两种方式都支持单个和多个凸台特征信息的提取或点选，可由操作人员根据实际需要自由决定。 I)自动获得凸台特征面列:通过读取机匣特征识别结果，自动从特征识别结果文件中提取出所需凸台的顶面信息。 2)手动获得凸台特征面列:通过人工点选模型中的凸台的顶面作为所需加工的凸台顶面； 3)以凸台顶面外环寻找与顶面呈凸连接的面，即凸台侧面，并以凸台侧面进行面拓展找到凸台的底角面，以底角面进行面拓展找到凸台底面，最终得到完整凸台特征信息。 如步骤2所述方法，凸台轮廓铣削加工驱动自动构建主要包含柱状凸台和锥状凸台两种加工驱动构建，具体如下: I)分析凸台结构特点，针对当前航空发动机机匣的凸台结构主要有柱状和锥状两种类型，通过对凸台侧面进行分析，提取所有侧面的UV参数线，将与对应顶面外环边方向相近的参数线定为U线，比较所有V线的的方向，如果方向相同，则为柱状凸台，否则为锥状凸台，并且柱状凸台和锥状凸台按照凸台与环形槽相交的情况还分为非孤岛凸台以及孤岛凸台两个子类。 2)结合工艺规则库可知，柱状凸台多采用定轴沿轮廓铣削加工方式，其加工驱动主要包含凸台顶面外环驱动线，凸台驱动底面以及刀轴方向，对于柱状孤岛凸台其顶面外环驱动线由凸台顶面与侧面共用外环边获得，驱动底面由凸台底面获得，刀轴方向由侧面扫掠母线获得；对于柱状非孤岛凸台，即凸台侧面与环形槽相交的情况，顶面外环驱动边还需将已有顶面与侧面共用外环边进行相应拓展，作为最终顶面外环驱动线，驱动底面与刀轴方向获取与孤岛柱状凸台相同，此外还需将对应的环形槽元素作为检查面，防止在刀具过切。 3)锥状凸台多采用五轴联动沿轮廓铣削加工方式，其加工驱动主要包括轮廓驱动面和驱动底面，对于锥状孤岛凸台，将凸台所有侧面作为轮廓驱动面，凸台底面作为驱动底面，对于锥状非孤岛凸台，还需在此基础上将与侧面相连的凸台与环形槽之间的转角面元素作为补充面加入到轮廓驱动面中，并将对应环形槽元素作为检查面，防止刀具过切。 如步骤3所述方法，根据加工资源文件，采用自动和人工相结合的方式，针对柱状凸台和锥状凸台两种情况进行加工工艺决策，得到凸台轮廓铣削的加工工艺方案，主要包含加工顺序决策,刀具决策和加工参数决策，具体如下: I)加工顺序决策，提供空刀距离最短加工顺序和按层分布的加工顺序，并可由工程人员人工排序。 2)刀具决策，根据凸台特征信息，以及加工材料信息，并根据刀具库中刀具类型，选用长径比合适的几种刀具，并可由工程人员选用。 3)加工参数确定，结合加工资源文件，参考以往成熟的加工参数组合，确定轮廓加工余量，轴向分层，径向切宽，以及主轴转速、进给速度等必要的加工参数，并可由工程人员修改。 如步骤4所述方法，其特征是所述的结合柱状凸台轮廓加工驱动和加工方案，自动调用CAM软件中成熟的操作方式，将柱状凸台侧面铣削加工驱动元素、检查面及加工参数自动设置到对应操作中，并自动计算刀轨、生成柱状凸台定轴轮廓精加工轨迹。 如步骤5所述方法，其特征是所述的结合锥状凸台轮廓加工驱动和加工方案，自动调用CAM软件中成熟的操作方式，将锥状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于特征的机匣凸台轮廓铣削加工轨迹快速生成方法，其特征是它包括以下步骤：步骤1：在CAM环境下，通过自动读取机匣凸台特征信息或手动点选面的方式，得到一个或多个凸台特征信息；步骤2：基于每个凸台特征信息，分析凸台结构特点，将凸台分为柱状凸台和锥状凸台两类，并结合工艺规则库，自动构建凸台轮廓铣削加工驱动元素；步骤3：根据加工资源库中的数据，采用自动和人工相结合的方法，针对柱状凸台和锥状凸台两种情况进行加工工艺决策，得到凸台轮廓铣削的加工工艺方案；步骤4：结合柱状凸台轮廓加工驱动和加工方案，自动调用CAM软件中的操作方式，将柱状凸台侧面铣削加工驱动元素及加工参数自动设置到对应操作中，并自动计算刀轨、生成柱状凸台定轴轮廓精加工轨迹。步骤5：结合锥状凸台轮廓加工驱动和加工方案，自动调用CAM软件中的操作方式，将锥状凸台侧面铣削加工驱动元素及加工参数自动设置到对应操作中，并自动计算刀轨、生成锥状凸台五轴联动轮廓精加工轨迹。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李迎光，郝小忠，马斯博，刘旭，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32