具有恒负载率的二维型腔多刀具组合加工轨迹生成方法技术

本发明专利技术公开了一种具有恒负载率的二维型腔多刀具组合加工轨迹生成方法，包括确定每把刀具的许用负载；根据刀具许用负载求得每把刀具的许用材料去除率；根据型腔轮廓信息以及各刀具尺寸对型腔进行加工区域划分；根据许用材料去除率来计算各刀具加工时间，得到加工总时长最短的刀具加工序列以及各刀具加工区域；根据确定的刀具序列和各刀具的许用材料去除率在相应的区域生成环切轨迹；将初始环切轨迹划分为两部分；在材料去除率高于许用材料去除率的部分使用摆线轨迹替换原本的环切轨迹，输出多刀具组合加工轨迹。本发明专利技术可以生成具有恒定负载率的多刀具组合加工轨迹，在多刀具组合加工中，能在维持加工安全性一致的同时具有最优的整体加工效率。的整体加工效率。的整体加工效率。

【技术实现步骤摘要】
具有恒负载率的二维型腔多刀具组合加工轨迹生成方法


[0001]本专利技术涉及机械加工领域，具体涉及一种具有恒负载率的二维型腔多刀具组合加工轨迹生成方法。

技术介绍

[0002]在加工领域，由于模具的加工是大多数都是属于型腔加工，所以型腔加工是具有非常重要的地位的。在传统的加工领域，对于型腔的加工都是运用一到两把刀具进行加工，因为对于传统的机床来说，换刀需要工人进行手动换刀，这是非常耗费时间的，并且选择刀具半径的大小严重依赖工人的经验。所以在传统的型腔加工中，会尽量避免出现多把刀具加工的情况。但是随着数控加工技术的飞速发展，具有高效、高精度以及高自动化的数控加工中心已经广泛的应用于加工中，而拥有刀具库的加工中心可以实现刀具的快速更换，这也就使得多刀具加工有了应用的基础。
[0003]而对于新出现的多刀具加工，各个成熟的加工软件都没有合适的加工策略，但是国内外都有很多学者在多刀具加工领域的不同方面做了非常多的研究。有对加工区域的划分做深入研究的，也有对于刀具的序列进行优化的，但是大多数都是基于一个恒定的进给速度进行优化，或是对于加工时间或是针对加工的能耗，但是这样就无法充分发挥每把刀的加工潜力，最大化加工效率。同时，在选择刀具序列的时候，优化算法每次迭代都需要重新规划一次加工路径，非常耗费时间和资源。为了能充分利用多刀具加工的优势，亟需一个高效的型腔多刀具加工方法。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种具有恒负载率的二维型腔多刀具组合加工轨迹生成方法。本方法针对复杂型腔的加工，能高效的根据提供的可选刀具选择最佳的刀具序列，并能通过控制材料去除率稳定来使刀具加工负载稳定，并通过统一每把刀的负载率来在安全的前提下充分提高加工效率，从而为复杂型腔的加工提供更加高效且高质量的加工方法。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种具有恒负载率的二维型腔多刀具组合加工轨迹生成方法。包括：
[0007]依据设定的统一加工负载率及各刀具可承受的最大负载确定每把刀具的许用负载；
[0008]根据每把刀具的许用负载，得到每把刀具的许用材料去除率；
[0009]获取待加工型腔的轮廓尺寸信息，根据型腔的轮廓信息及各刀具尺寸对型腔进行加工区域划分；
[0010]根据每把刀具的许用材料去除率及型腔的加工区域划分得到各刀具的加工时间，得到加工总时间最短的刀具加工序列及加工序列中各刀具的加工区域；
[0011]根据确定的刀具加工序列及许用材料去除率在对应区域规划环切轨迹；
[0012]获得区域规划环切轨迹的材料去除率，将材料去除率与每把刀具的许用材料去除率相比较，分割出高于许用材料去除率的轨迹部分；
[0013]将分割出的轨迹部分使用摆线轨迹替换得到负载稳定的型腔加工轨迹，对各加工区域分别进行获得各刀具加工区域、规划环切轨迹及分割轨迹部分等不愁，进一步得到多刀具型腔加工轨迹。
[0014]进一步，所述设定的统一加工负载率定义为：
[0015]K
safe
＝F
allow
/F
max
×
100％
[0016]其中K
safe
为刀具序列的统一加工负载率，K
safe
∈[0，1]，用于在确定加工情况后，基于不同刀具的具体情况所确定的最大负载来求得许用负载的值，用来统一不同刀具加工时的负载情况；F
allow
为刀具的许用负载，是刀具基于所述负载系数的安全负载；F
max
是刀具所能达到的最大负载。
[0017]进一步，所述刀具所能达到的最大负载是刀具加工时所受应力最大值等于许用应力时的切削力的值。
[0018]进一步，所述材料去除率与刀具受力的关系在确定的加工参数下是成正比的：
[0019]F＝K
m
×
MRR
[0020]其中MRR为材料去除率，K
m
为MRR与力F的相关系数，可以依据实验确定。从而许用材料去除率可以定义为：
[0021]MRR
allow
＝F
allow
/K
m
[0022]其中MRR
allow
为许用材料去除率，F
allow
为许用负载。
[0023]进一步，所述获取待加工型腔的轮廓尺寸信息，根据型腔的轮廓信息及各刀具尺寸对型腔进行加工区域划分，具体为：
[0024]根据获取的型腔边界的信息建立型腔边界的中轴线，中轴线即为型腔边界的各内接圆圆心连接而成。
[0025]根据中轴对应的内接圆半径来确定各刀具在该区域的可通过性，当中轴端中对应的内切圆半径最小值小于所选刀具半径，则该刀具不能用来加工该中轴段对应区域，需选择半径更小刀具。
[0026]将每把刀可以加工的各中轴段对应区域合并起来作为该刀具的可加工区域，完成加工区域的划分。
[0027]进一步，每把刀加工时间time
Mi
通过刀具的许用材料去除率与加工区域的体积直接计算，具体的计算方法如下：
[0028][0029]其中V
i
是对于刀具序列Tools{T
i
}中的第i把刀具可以加工的区域，MRR
i
是相应刀具对应的许用材料去除率。
[0030]进一步，所述加工时间的计算过程为：
[0031][0032]其中，Time
totle
是使用刀具序列Tools{T
i
}的加工总时间，所述加工时间是由每把刀实际加工时间time
Mi
、进退刀时间time
Ri
和总共的换刀时间time
C
相加得到的。
[0033]进一步，根据刀具加工序列及许用材料去除率确定环切轨迹的偏置距离，进一步生成环切轨迹，所述偏置距离计算过程如下：
[0034]D＝MRR
allow
/f
[0035]其中，D为环切轨迹的偏置距离，f为加工的初始进给速度。
[0036]进一步，将分割出的轨迹部分使用摆线轨迹替换得到负载稳定的型腔加工轨迹，进一步得到多刀具型腔加工轨迹，具体为：
[0037]根据待插入摆线轨迹的环切轨迹的内外环为边界生成相应的中轴。
[0038]根据生成的中轴段来作为摆线的引导线将中轴对应的内切圆半径作为摆线轨迹的半径来生成摆线轨迹。
[0039]将原本该区域的环切轨迹段删除，然后将生成的摆线轨迹首尾与保留的环切轨迹连接。
[0040]本专利技术的有益效果：
[0041]本专利技术保证在输入刀具序列，工件信息以及设定好的统一的负载系数后，即可以生成具有恒定负载率的多刀具组合加工轨迹。该轨迹在在多刀具组合加工时，各刀具的负载相对于各自的最大负载处于同一比例上，这样可以在充分利用每把刀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有恒负载率的二维型腔多刀具组合加工轨迹生成方法，其特征在于，包括如下：依据设定的统一加工负载率及各刀具可承受的最大负载确定每把刀具的许用负载；根据每把刀具的许用负载，得到每把刀具的许用材料去除率；获取待加工型腔的轮廓尺寸信息，根据型腔的轮廓信息及各刀具尺寸对型腔进行加工区域划分；根据每把刀具的许用材料去除率及型腔的加工区域划分得到各刀具的加工时间，得到加工总时间最短的刀具加工序列及加工序列中各刀具的加工区域；根据确定的刀具加工序列及许用材料去除率在对应区域规划环切轨迹；获得区域规划环切轨迹的材料去除率，将材料去除率与每把刀具的许用材料去除率相比较，分割出高于许用材料去除率的轨迹部分；将分割出的轨迹部分使用摆线轨迹替换得到负载稳定的型腔加工轨迹，进一步得到多刀具型腔加工轨迹。2.根据权利要求1所述的二维型腔多刀具组合加工轨迹生成方法，其特征在于，所述设定的统一加工负载率定义为：K
safe
＝F
allow
/F
max
×
100％其中K
safe
为刀具序列的统一加工负载率，K
safe
∈[0,1]，用于在确定加工情况后，基于不同刀具的具体情况所确定的最大负载来求得许用负载的值，用来统一不同刀具加工时的负载情况；F
allow
为刀具的许用负载，是刀具基于所述负载系数的安全负载；F
max
是刀具所能达到的最大负载。3.根据权利要求1所述的二维型腔多刀具组合加工轨迹生成方法，其特征在于，所述刀具所能达到的最大负载是刀具加工时所受应力最大值等于许用应力时的切削力的值。4.根据权利要求1所述的二维型腔多刀具组合加工轨迹生成方法，其特征在于，所述加工区域划分，具体为：根据获取的待加工型腔的轮廓尺寸信息建立型腔边界的中轴线，所述中轴线由型腔边界的各内接圆圆心连接构成；根据中轴段对应的内接圆半径确定各刀具在该...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清辉，丁雪松，甘文峰，黄亮，
申请(专利权)人：广州中望龙腾软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：