一种工件的插铣加工方法技术

本发明专利技术属于一种壳体零件插铣加工过程中插铣路径的生成方法，涉及边界曲线及初始轨迹线生成、初始刀位点确定及加工轨迹生成等问题。该方法通过球面对毛坯进行最小包围及投影处理，生成边界曲线及初始轨迹线，确定刀位点进而得到合理的插铣路径，有效地避免插铣加工过程中“无效”轨迹和干涉现象。

【技术实现步骤摘要】
一种工件的插铣加工方法
本专利技术属于一种壳体零件插铣加工过程中插铣路径的生成方法，涉及边界曲线及初始轨迹线生成、初始刀位点确定及加工轨迹生成等问题。
技术介绍
插铣加工是一种特殊的铣削加工，是利用刀具轴向刚度好的特点，采用刀具连续上下运动的切削方式，快速高效地去除毛坯上大量残留材料的加工方法。当加工难加工材料、开槽或刀具悬深长度较大时，插铣加工方式比常规加工方式更为为有效。然而插铣加工中刀具轨迹的生成与其他轨迹生成方式不同，其相邻刀位轨迹之间没有直接相连，而是存在重复的进退刀现象，因此，其路径生成方法不能按照传统的方式进行。目前，通常采用的插铣路径规划方法得到的轨迹中经常出现“无效”轨迹，即在切削过程中存在小余量切削，而且在插铣区域不连续时，由一个插铣区域到另一个插铣区域中加工时，可能出现干涉现象。虽然有些CAD/CAM软件中包含有插铣模块，但是由于模块本身的不完善性和加工人员对利用插铣加工的经验较少，如何确定初始加工位置和选择最优化刀具路径的问题仍然未能得到解决，这些都在很大程度上局限了插铣加工领域的应用。因此，人们对于实际加工过程中，尤其是复杂特征壳体零件插铣加工中路径的合理生成有着非常迫切的需求。
技术实现思路
专利技术目的该方法通过球面对毛坯进行最小包围及投影处理，生成边界曲线及初始轨迹线，确定刀位点进而得到合理的插铣路径，有效地避免插铣加工过程中“无效”轨迹和干涉现象。技术方案提供一种工件的插铣加工方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤一：选择插铣加工刀具选择零件插铣加工刀具组，根据刀具的直径从大到小依次排序；步骤二：规划刀具组的插铣路径按直径从大到小的顺序依次规划每把刀具的插铣路径，每把刀具的插铣路径规划方法相同；插铣路径规划方法如下：1)生成毛坯最小包围球运用三维CAD软件，根据工件(1)的形状获得工件的最小毛坯包围球(2)，确定加工的刀轴方向及安全平面，其中，安全平面与刀轴方向垂直，以保证刀具在安全平面上不会与工件发生碰撞；2)确定边界曲线和初始轨迹线将最小包围球(2)的球心沿安全平面法向进行投影得到投影点(5)，并以投影点5为圆心，以最小包围球半径为半径，在安全平面上生成边界圆(3)，在生成边界圆(3)后，在边界圆(3)内部画出同心圆作为初始轨迹线(4)，其中相邻同心圆的半径差不超过刀具底刃半径，以避免“顶刀”现象，同时，保证最小同心圆半径不小于刀具半径；3)确定初始刀位点按照加工步长将边界圆(3)及初始轨迹线(4)离散化处理，离散化处理后得到的任一离散点都能够作为初始刀位点(6)，所述的加工步长不超过刀具底刃直径，以避免发生“顶刀”现象；4)最终刀位点与插铣路径生成在所述的三维CAD软件环境中，依次以每个初始刀位点为起点，在刀轴方向建立刀具，判断刀具与工件之间的是否存在干涉，当无干涉时，表明这一初始刀位点不发生切削，去除相应的初始刀位点，得到剩余的初始刀位点，按照插铣的方式连接剩余的初始刀位点，即可得到插铣的路径；步骤三：进行插铣加工通过所述的三维CAD软件后置处理，将上一步骤生成的刀具组的插铣路径的数据转换为机床加工设备能够识别的NC代码，并将所述代码输入到机床加工设备中，完成零件的插铣加工。特别是，步骤二的最终刀位点与插铣路径生成中，如果存在后续刀具，则根据插铣的路径完成加工仿真，得到仿真模型，并将仿真模型作为下一刀具规划的工件毛坯，再继续进行插铣路径规划，并得到最终的插铣路径规划。进一步的，步骤一中，使用西门子公司NX系列或Proe系列的软件，进行选择零件插铣加工刀具组。进一步的，所述的三维CAD软件为西门子公司NX系列或Proe系列。注意：在采用上述算法规划插铣轨迹时，应特别注意加工过程中不要发生“顶刀”现象。所谓“顶刀”现象是指当采用不过中心刀具进行插铣加工时，由于在刀底中心位置附近没有刀刃且刀具中心速度为零，因此当被切削材料位于刀具中心这一区域内时，切削过程中这部分材料不能通过刀刃去除，而是由刀具向下挤压，继而导致零件表面变形、残余应力增加，严重时导致断刀甚至损坏机床设备。虽然我们在确定加工行宽和步长时已经考虑到这一问题的产生，但这一问题的发生仍然很难避免，当零件中存在凹形区域时，刀具会在前一到的基础上继续向下运动，从而导致“顶刀”，因此在生成插铣轨迹后应着重检查是否存在这类现象，并通过调整行宽或步句避免，若上述方法仍然无效，则应考虑在该位置事先加工出工艺孔。专利技术的效果提出的方法具有通用性，能够适用于任何工件形状及毛坯形状，能够最终给出加工过程中给定刀具插铣加工路径规划，方便工艺人员确定初始刀位点、避免干涉及“顶刀”。经实际生产验证，该方法准确、方便快捷，易于使用。附图说明图1最小毛坯包围球；图2边界曲线及初始轨迹线；图3初始刀位点；图4插铣加工轨迹；其中：1-毛坯、2-最小包围球、3-边界圆、4-初始轨迹线、5-投影点、6-初始刀位点。具体实施方式提供一种工件的插铣加工方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤一：选择插铣加工刀具选择零件插铣加工刀具组，根据刀具的直径从大到小依次排序；(刀具参数在西门子公司的NX系列、Proe系列)步骤二：规划刀具组的插铣路径按直径从大到小的顺序依次规划每把刀具的插铣路径，每把刀具的插铣路径规划方法相同；插铣路径规划方法如下：1)生成毛坯最小包围球运用三维CAD软件(西门子公司NX7.5)，根据工件形状获得工件的最小毛坯包围球2，如图1所示，确定加工的刀轴方向及安全平面，其中，安全平面应该与刀轴方向垂直，以保证刀具在安全平面上不会与工件发生碰撞；2)确定边界曲线和初始轨迹线将最小包围球2的球心沿安全平面法向进行投影得到投影点5，并以投影点5为圆心，以最小包围球半径为半径，在安全平面上生成边界圆3，如图2所示，在生成边界圆3后，在边界圆3内部画出同心圆作为初始轨迹线4，如图2中所示的虚线，其中相邻同心圆的半径差不超过刀具底刃半径，以避免“顶刀”现象，同时，保证最小同心圆半径不小于刀具半径；3)确定初始刀位点按照加工步长将边界圆3及初始轨迹线4离散化处理，离散化处理后得到的任一离散点都能够作为初始刀位点6，所述的加工步长不超过刀具底刃直径，否则容易发生“顶刀”现象，如图3所示。4)最终刀位点与插铣路径生成在所述的三维CAD软件环境中，依次以每个初始刀位点为起点，在刀轴方向建立刀具，判断刀具与工件之间的是否存在干涉，当无干涉时(即这一初始刀位点不发生切削)，去除相应的初始刀位点，得到剩余的初始刀位点，按照插铣的方式连接剩余的初始刀位点，即可得到插铣的路径，并根据插铣的路径完成加工仿真，得到仿真模型，如果存在后续刀具，则将仿真模型作为下一刀具规划的工件毛坯，如果无后续刀具，则完成刀具组的所有刀具的插铣路径规划，如图4所示。步骤三：进行插铣加工通过所述的三维CAD软件后置处理，将上一步骤生成的刀具组的插铣路径信息转换为机床加工设备能够识别的NC代码，并将所述代码输入到机床加工设备中，完成零件的插铣加工。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工件的插铣加工方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤一：选择插铣加工刀具选择零件插铣加工刀具组，根据刀具的直径从大到小依次排序；步骤二：规划刀具组的插铣路径按直径从大到小的顺序依次规划每把刀具的插铣路径，每把刀具的插铣路径规划方法相同；插铣路径规划方法如下：1)生成毛坯最小包围球运用三维CAD软件，根据工件(1)的形状获得工件的最小毛坯包围球(2)，确定加工的刀轴方向及安全平面，其中，安全平面与刀轴方向垂直，以保证刀具在安全平面上不会与工件发生碰撞；2)确定边界曲线和初始轨迹线将最小包围球(2)的球心沿安全平面法向进行投影得到投影点(5)，并以投影点5为圆心，以最小包围球半径为半径，在安全平面上生成边界圆(3)，在生成边界圆(3)后，在边界圆(3)内部画出同心圆作为初始轨迹线(4)，其中相邻同心圆的半径差不超过刀具底刃半径，以避免“顶刀”现象，同时，保证最小同心圆半径不小于刀具半径；3)确定初始刀位点按照加工步长将边界圆(3)及初始轨迹线(4)离散化处理，离散化处理后得到的任一离散点都能够作为初始刀位点(6)，所述的加工步长不超过刀具底刃直径，以避免发生“顶刀”现象；4)最终刀位点与插铣路径生成在所述的三维CAD软件环境中，依次以每个初始刀位点为起点，在刀轴方向建立刀具，判断刀具与工件之间的是否存在干涉，当无干涉时，表明这一初始刀位点不发生切削，去除相应的初始刀位点，得到剩余的初始刀位点，按照插铣的方式连接剩余的初始刀位点，即可得到插铣的路径；步骤三：进行插铣加工通过所述的三维CAD软件后置处理，将上一步骤生成的刀具组的插铣路径的数据转换为机床加工设备能够识别的NC代码，并将所述代码输入到机床加工设备中，完成零件的插铣加工。...

【技术特征摘要】
1.一种工件的插铣加工方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤一：选择插铣加工刀具选择零件插铣加工刀具组，根据刀具的直径从大到小依次排序；步骤二：规划刀具组的插铣路径按直径从大到小的顺序依次规划每把刀具的插铣路径，每把刀具的插铣路径规划方法相同；插铣路径规划方法如下：1)生成毛坯最小包围球运用三维CAD软件，根据工件(1)的形状获得工件的最小毛坯包围球(2)，确定加工的刀轴方向及安全平面，其中，安全平面与刀轴方向垂直，以保证刀具在安全平面上不会与工件发生碰撞；2)确定边界曲线和初始轨迹线将最小包围球(2)的球心沿安全平面法向进行投影得到投影点(5)，并以投影点5为圆心，以最小包围球半径为半径，在安全平面上生成边界圆(3)，在生成边界圆(3)后，在边界圆(3)内部画出同心圆作为初始轨迹线(4)，其中相邻同心圆的半径差不超过刀具底刃半径，以避免“顶刀”现象，同时，保证最小同心圆半径不小于刀具半径；3)确定初始刀位点按照加工步长将边界圆(3)及初始轨迹线(4)离散化处理，离散化处理后得到的任一离散点都能够作为初始刀位点(6)，所述的加工步长不超过刀具底刃直径，以避免发生“顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：付移风，张晓东，罗明，周思全，强巍，
申请(专利权)人：西安航空动力控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61