CN106735464A - 一种工件的插铣加工方法 - Google Patents

一种工件的插铣加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106735464A
CN106735464A CN201510824040.2A CN201510824040A CN106735464A CN 106735464 A CN106735464 A CN 106735464A CN 201510824040 A CN201510824040 A CN 201510824040A CN 106735464 A CN106735464 A CN 106735464A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutter
milling
workpiece
path
slotting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510824040.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106735464B (zh
Inventor
付移风
张晓东
罗明
周思全
强巍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Aero Engine Controls Co Ltd
Original Assignee
Xian Aero Engine Controls Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Aero Engine Controls Co Ltd filed Critical Xian Aero Engine Controls Co Ltd
Priority to CN201510824040.2A priority Critical patent/CN106735464B/zh
Publication of CN106735464A publication Critical patent/CN106735464A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106735464B publication Critical patent/CN106735464B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C1/00—Milling machines not designed for particular work or special operations
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

本发明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。

Description

一种工件的插铣加工方法
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
发明内容
发明目的
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。
发明的效果
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。

Claims (4)

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。
2.根据权利要求1所述的一种工件的插铣加工方法，其特征在于：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。
3.根据权利要求1所述的一种工件的插铣加工方法，其特征在于：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。
4.根据权利要求1所述的一种工件的插铣加工方法，其特征在于：所述的三维CAD软件为西门子公司NX系列或Proe系列。
CN201510824040.2A 2015-11-24 2015-11-24 一种工件的插铣加工方法 Active CN106735464B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510824040.2A CN106735464B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种工件的插铣加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510824040.2A CN106735464B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种工件的插铣加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106735464A true CN106735464A (zh) 2017-05-31
CN106735464B CN106735464B (zh) 2018-12-14

Family

ID=58963523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510824040.2A Active CN106735464B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种工件的插铣加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106735464B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109158617A (zh) * 2018-08-28 2019-01-08 天津大学 控制点驱动投影生成自由曲面车削刀具路径的方法
CN110262389A (zh) * 2019-07-02 2019-09-20 广东三维家信息科技有限公司 模拟门型加工过程的方法及装置
CN110653401A (zh) * 2019-09-27 2020-01-07 武汉大学 基于最大切削包角约束的型腔分区插铣刀具路径规划方法
CN111215675A (zh) * 2020-02-10 2020-06-02 大连理工大学 开放式二维型腔的插铣加工方法
CN113325800A (zh) * 2021-05-12 2021-08-31 上海电机学院 一种修正三元叶轮变轴插铣粗加工顶刀刀位的算法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4461256B2 (ja) * 2005-02-28 2010-05-12 国立大学法人東京農工大学 表面加工制御方法、及び表面加工制御プログラム
CN101733618A (zh) * 2008-11-12 2010-06-16 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种发动机整体叶盘流道数控钻铣加工方法
CN101767218A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种航空发动机机匣五轴插铣加工方法
CN102411334A (zh) * 2011-10-10 2012-04-11 上海交通大学 插铣刀具路径优化方法
CN103317171A (zh) * 2012-03-23 2013-09-25 东方电气集团东方电机有限公司 基于铸造毛坯的大型水轮机叶片多轴联动数控加工方法
CN103586518A (zh) * 2013-12-02 2014-02-19 哈尔滨理工大学 一种开式整体叶盘盘铣开槽加工方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4461256B2 (ja) * 2005-02-28 2010-05-12 国立大学法人東京農工大学 表面加工制御方法、及び表面加工制御プログラム
CN101733618A (zh) * 2008-11-12 2010-06-16 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种发动机整体叶盘流道数控钻铣加工方法
CN101767218A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种航空发动机机匣五轴插铣加工方法
CN102411334A (zh) * 2011-10-10 2012-04-11 上海交通大学 插铣刀具路径优化方法
CN103317171A (zh) * 2012-03-23 2013-09-25 东方电气集团东方电机有限公司 基于铸造毛坯的大型水轮机叶片多轴联动数控加工方法
CN103586518A (zh) * 2013-12-02 2014-02-19 哈尔滨理工大学 一种开式整体叶盘盘铣开槽加工方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109158617A (zh) * 2018-08-28 2019-01-08 天津大学 控制点驱动投影生成自由曲面车削刀具路径的方法
CN109158617B (zh) * 2018-08-28 2020-03-06 天津大学 控制点驱动投影生成自由曲面车削刀具路径的方法
CN110262389A (zh) * 2019-07-02 2019-09-20 广东三维家信息科技有限公司 模拟门型加工过程的方法及装置
CN110262389B (zh) * 2019-07-02 2020-10-13 广东三维家信息科技有限公司 模拟门型加工过程的方法及装置
CN110653401A (zh) * 2019-09-27 2020-01-07 武汉大学 基于最大切削包角约束的型腔分区插铣刀具路径规划方法
CN111215675A (zh) * 2020-02-10 2020-06-02 大连理工大学 开放式二维型腔的插铣加工方法
CN113325800A (zh) * 2021-05-12 2021-08-31 上海电机学院 一种修正三元叶轮变轴插铣粗加工顶刀刀位的算法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106735464B (zh) 2018-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104914786B (zh) 一种基于ug nx二次开发的数控刀片周边磨加工参数化编程方法
CN106735464A (zh) 一种工件的插铣加工方法
CN102085576B (zh) 一种整体叶轮叶片部分五轴联动变轴插铣数控加工方法
CN101934484B (zh) 刀具磨削加工方法及装置
CN102629289B (zh) 一种转角特征插铣刀轨自动生成方法
Young et al. A five-axis rough machining approach for a centrifugal impeller
CN103454972B (zh) 基于ug nx api的刀具五轴数控磨削加工自动编程的方法
CN102890476B (zh) 深孔钻编程方法及系统
CN103699056A (zh) 高速高精度数控加工的小线段实时平滑过渡插补方法
CN101968896A (zh) 在三维cad/cam环境中设计和加工轮胎模具用文字的系统及方法
CN103955167A (zh) 基于动态可视化的数控加工进退刀轨迹干涉检查方法
CN108121298A (zh) 自动化加工程序切削力优化系统及方法
CN106249698A (zh) 基于三维图形设计平台的智能化线切割编程方法及系统
JP2005309713A (ja) 工程設計支援システム及び支援方法
CN105934300A (zh) 切削加工方法及工具路径生成装置
CN107030208B (zh) 一种修边冲孔类模具的加工方法
CN101324790A (zh) 一种用于去交叉孔毛刺的刀具设计方法及该刀具
CN102495593A (zh) 一种自由曲面的数控铣削加工优化选刀方法
CN109318051A (zh) 一种曲面零件数控加工定位方法
Heo et al. Efficient rough-cut plan for machining an impeller with a 5-axis NC machine
CN104317248A (zh) 形状不规则区域的铣削轨迹生成方法
CN112230602A (zh) 型腔二次开粗刀具路径规划方法、装置及存储介质
CN109358566A (zh) 一种端面铣刀四轴旋转开粗加工方法
CN111353255A (zh) 加工参数自动产生系统
JPH11134014A (ja) 削り残し部位の切削用ｎｃデータ作成装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant