專利名稱：一種轉角特征插銑刀軌自動生成方法
技術領域：
本發明涉及的加工特征為飛機結構件型腔轉角。將結構件模型輸入系統，對零件進行預處理，零件特征信息的輸入可以是自動讀入零件的特征信息列表，或者是通過手動點選零件的特征，以獲取轉角相關的驅動幾何。插銑轉角的相關驅動幾何包括轉角面、與轉角面相連的側面，頂面，腹板面，如圖2所示。輸入零件轉角的插銑加工信息，包括上一工序或者工步的刀具信息、加工余量信息、當前插銑加工的刀具信息、腹板面和側面的插銑加工余量信息、插銑的橫向切寬、徑向切寬、軸向切深、抬刀高度和插銑起始點的高度等信息。通過幾何驅動面和輸入的加工信息判斷是否能生成插銑刀位點，當上述得到的信息不充分時，將不能計算出插銑的刀位點。轉而會進入下一個轉角的信息判別。當獲取的幾何驅動面和輸入的加工信息滿足條件時，將會進入插銑刀位點的計算。插銑刀位點的計算采用轉角半分法。如圖3所示，此方法的具體過程如下
1)由驅動面信息和輸入的加工信息可以確定插銑加工區域SM1-C-M2-N2-D-N1，如圖3所示；
2)首先計算插銑第一點，由于插銑的刀具通常是其半徑大于等于轉角的半徑，因此，第一點應滿足刀具在該刀位點時，刀具的圓柱面與兩個側面的加工輔助面都相切。如圖3所示，第一個插統點即為P點；
3)由轉角面計算得到轉角的角度即轉角側面的夾角，在轉角的角平分線上根據徑向切
寬依次得到插銑每層的中心點。如圖3所示，在第k層時，其中心點為Pk點，記S為沿P —Pk的單位向量Pk點位置為
Pk = P + (k-1) X Cradial X I
4)根據中心點找到刀具圓柱面與側面加工輔助面相切的相應兩個刀位點如圖3，在第k層則為Pkp Pk2點。此兩點的計算方法如下，以Pk2為例
權利要求
1.一種轉角特征插銑刀軌自動生成方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟I、零件模型和零件特征信息的輸入； 步驟2、獲取轉角插銑幾何驅動面； 步驟3、轉角特征插銑加工信息的輸入； 步驟4、根據輸入的特征信息和加工信息計算出插銑的加工幾何區域； 步驟5、處理自由曲面的轉角特征和包含幾何碎面轉角特征； 步驟6、刀軸方向的計算，即刀具加工方向的計算； 步驟7、自動創建插銑輔助幾何； 步驟8、自動生成插統刀位點； 步驟9、修正插銑的刀位點； 步驟10、去除冗余的刀位點； 步驟11、根據插銑的工藝要求對單個轉角生成的刀位點進行排序，設置插銑刀軌的各段進給速度，使生成的刀位點滿足插銑的工藝要求； 步驟12、生成轉角特征插銑刀軌。
2.如權利要求I所述轉角特征插銑刀軌自動生成方法，其特征在于，所述步驟2的轉角特征插銑幾何驅動面的獲取是從零件的特征信息中獲取轉角特征插銑加工的幾何驅動面，包括轉角面，與轉角面連接的側面，轉角對應的腹板面，頂面。
3.如權利要求I所述轉角特征插銑刀軌自動生成方法，其特征在于，所述步驟3的轉角特征插銑加工信息包含上一道工序或工步的刀具信息和加工余量信息、本操作插銑加工的刀具信息、腹板面和側面的插銑加工余量信息、插銑的橫向切寬、徑向切寬和軸向切深信息，插銑起始點的高度信息、插銑抬刀高度信息。
4.如權利要求I所述轉角特征插銑刀軌自動生成方法，其特征在于，所述步驟4的轉角特征插銑加工幾何區域的確定方法為由前一把刀具信息確定轉角的加工余量，再依據插銑余量信息創建側面、轉角面的輔助加工平面，輔助加工平面距離原來的轉角面、側面距離為插銑的余量，最后由輔助加工平面所圍成的區域即是轉角插銑加工幾何區域。
5.如權利要求I所述轉角特征插銑刀軌自動生成方法，其特征在于，所述步驟5的包含幾何碎面的轉角是指轉角面不是一個完整的面，而是被分割為幾個面，對于此種情況采用拼合轉角碎面思想，通過拼合碎面轉角的特征信息，將多個關聯的轉角碎面合并為一個完整的轉角面來處理。
6.如權利要求I所述轉角特征插銑刀軌自動生成方法，其特征在于，所述步驟6的刀軸方向的具體計算方法為通過選取轉角面與側面相交線的兩個最低點，分別計算兩點在轉角面上的法向，兩法向叉乘即可作為刀軸方向；對于不規則的自由曲面的轉角面，除了由兩交線的兩個最低點在轉角面的法向叉乘得到轉角軸向一之外，還通過交線的兩個最高點，同樣得到他們在轉角面上的兩個法向，由該兩個向量叉乘得到第二個轉角軸向，轉角的軸向為求得的兩個軸向的平均值。
7.如權利要求I所述轉角特征插銑刀軌自動生成方法，其特征在于，所述步驟7的自動創建插銑輔助幾何包括創建側面輔助加工面，腹板輔助加工面，創建側面輔助加工面具體方法為若側面為平面，則直接以側面為基準面偏置側面插銑余量距離創建幾何平面為側面輔助加工平面；若側面為曲面，則取轉角與側面的兩條交線的兩個最低點，過此兩點作兩個切面，再以此兩個切面為基準面偏置側面插銑余量距離創建幾何平面為側面輔助加工平面；創建腹板輔助加工面具體方法為以腹板面為基準面偏置腹板插銑余量距離創建幾何平面為側面輔助加工平面。
8.如權利要求I所述轉角特征插銑刀軌自動生成方法，其特征在于，所述步驟8的自動生成插銑刀位點具體方法為插銑第一層在橫向方向只有一個刀位點，在軸向包含插銑起始刀位點和終止刀位點；首先計算第一層的插銑起始刀位點位置，使刀具在第一個刀位點位置刀具圓柱面與兩側面加工輔助面相切，以此來保證側面的加工余量；其次，計算第一層的插銑終止點位置，使刀具在插銑終止點位置上刀具外表面與腹板加工輔助面相切，而起始刀位點和終止刀位點的連線與刀軸方向相同，以此來確保腹板加工余量，同時也能保證側面加工余量和加工方向的正確；再次，各加工層中心位置處于轉角的角平分線上，根據第一層的插銑起始刀位點依次累加徑向切寬計算出每個加工層的中心位置，由中心位置先計算每層的兩端的插銑起始刀位點，使刀具在該兩處位置刀具圓柱面與側面加工輔助面相切，以此來保證這一層的側面加工余量，以某一端點的插銑起始點為基準，依據橫向切寬依次從端點累加橫向切寬得到該層的其他插銑起始刀位點，同樣按照求第一層插銑終止點的方法可依次求出每層所有的插銑終止點，最終可得到所有加工層的插銑刀位點。
9.如權利要求I所述轉角特征插銑刀軌自動生成方法，其特征在于，所述步驟9的修正插銑刀位點是針對側面為曲面情況，尤其對于曲率較大的Z軸側面即垂直于腹板面的大曲率側面，為確保側面的插銑余量，采用生成新的輔助面作為側面加工輔助面的方法修正邊界插銑刀位點和該加工層的插銑刀位點。
10.如權利要求I所述轉角特征插銑刀軌自動生成方法，其特征在于，大區域插銑轉角的處理方法為根據插銑加工工藝對插銑的刀位點進行排序，當插銑區域需分多層加工時，每一層先按從左至右或從右至左依次插銑該層的中間刀位點，再插銑該層兩端的兩個刀位點，而加工層之間的順序為沿著轉角徑向從外層依次插銑到內層。
全文摘要
本發明公開一種飛機結構件轉角特征插銑刀軌自動生成方法，屬于CAD/CAPP/CAM技術領域。該方法首先進行零件的選擇、零件特征信息讀入等預處理；其次從零件的特征信息中獲取加工轉角所需的幾何面，并根據插銑加工余量、前道工序或工步的刀具半徑和粗加工余量等信息，自動計算轉角插銑區域、轉角軸向和生成插銑的幾何輔助點；最后通過得到的幾何輔助點自動生成零件所有轉角的插銑刀軌。該方法生成的轉角插銑刀軌速度快、正確率高，能夠處理大加工區域轉角、含碎面的轉角、五軸轉角、轉角鄰面為大曲率側面等情況，解決了轉角插銑手動編程過程繁瑣、復雜，效率低等問題，該方法在解決飛機結構件的轉角特征插銑問題中可以取得很好的效果。
文檔編號G06F17/50GK102629289SQ20121005449
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者劉旭, 劉長青, 李海, 李迎光, 王偉, 黎明 申請人:南京航空航天大學