CN112476054A - 一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法 - Google Patents

一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112476054A
CN112476054A CN202011001112.0A CN202011001112A CN112476054A CN 112476054 A CN112476054 A CN 112476054A CN 202011001112 A CN202011001112 A CN 202011001112A CN 112476054 A CN112476054 A CN 112476054A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dagger
cutting
layer
equal
machining
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
CN202011001112.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112476054B (zh
Inventor
王丰
张安顺
王鹏程
高涛
罗广权
王斌利
黄景康
朱宇轲
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.)
Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Aircraft Industrial Group 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 Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd filed Critical Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd
Priority to CN202011001112.0A priority Critical patent/CN112476054B/zh
Publication of CN112476054A publication Critical patent/CN112476054A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112476054B publication Critical patent/CN112476054B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D79/00—Methods, machines, or devices not covered elsewhere, for working metal by removal of material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法，属于数控加工领域。包括：步骤1）设置加工坐标系，根据加工余量划分切削层；2）根据残余高度值在材料去除厚度最大方向偏移零件型面生成一组等残高面；3）在垂直等残高面方向依据材料表面最大余量以及最大切深参数计算合适的切削角度，该切削角度等于匕首刀每次下刀的刀位线角度；4）连接加工刀位线与材料表面和相邻等残高面的相交的两端点，得到垂直于切削宽度平面的匕首刀走刀轨迹，添加的进退刀迭代生成每层匕首刀刀具轨迹。本发明基于等残高和特定切削角度生成匕首刀刀轨生成方案，能够减少切削层数，以最少的切削层数去除蜂窝芯材料零件余量，提高加工效率和加工质量。

Description

一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法
技术领域
本发明涉及飞机结构件数控加工方法，尤其涉及飞机结构件中蜂窝材料零件的加工方法，主要是一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法，属于CAD/CAPP/CAM技术领域。
背景技术
蜂窝芯材料零件作为新一代航空装备的组成部分，在整个航空装备的研制过程中具有至关重要的作用，蜂窝芯材料零件大多用于飞机的机翼夹层位置，主要起支撑和减重的作用。随着航空装备技术的进一步发展，新一代航空装备的要求越来越高，蜂窝芯材料零件得到了广泛地应用。目前，蜂窝芯材料零件的粗加工主要使用匕首刀具通过超声波加工的方式进行大余量去除，因此，针对蜂窝芯材料零件的加工，研究等切削角度的刀轨生成方法，减少切削层数，提高零件的加工效率具有重要意义。
现有技术中，公开号为CN111390285A，公开时间为2020年07月10日，名称为“一种蜂窝芯加工刀轨生成方法”的中国发明专利文献，公开了一种一种蜂窝芯加工刀轨生成方法，适用于超声波数控机床蜂窝芯加工；采用逐层去除蜂窝毛坯材料方法，每一层内首先采用匕首刀切削毛坯，形成三角形残留，然后采用圆盘刀切除三角形残留。根据零件形状，确定零件型面弦高最大方向，在零件型面弦高最大方向偏移零件型面生成一组等距面，等距面距离残余高度值确定。在垂直等距面平面内计算切削宽度，切削宽度等于圆盘刀每次切削宽度，切削宽度中点与相邻等距面切削宽度两端点连线，得到垂直于切削宽度平面的匕首刀走刀轨迹，添加的进退刀生成每层匕首刀刀具轨迹。
上述专利基于等切削宽度生成匕首刀刀轨生成方案，在去除毛坯的过程中，需要采用较多的切削层数来完成三角形残留的加工，不利于提高零件余量的加工效率。
发明内容
发明提出一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法，根据确定的等残留高度以及固定的切削角度，通过迭代的方法生成刀具轨迹，实现以最少的切屑层数获得零件的余量均匀。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、设置加工坐标系，根据加工余量划分切削层；
步骤二、根据残余高度值在材料去除厚度最大方向偏移零件型面生成一组等残高面；
步骤三、在垂直等残高面方向依据材料表面最大余量以及最大切深参数计算合适的切削角度，该切削角度等于匕首刀每次下刀的刀位线角度；
步骤四、连接加工刀位线与材料表面和相邻等残高面的相交的两端点，得到垂直于切削宽度平面的匕首刀走刀轨迹，添加的进退刀迭代生成每层匕首刀刀具轨迹。
进一步的，步骤一中，切削层为逐层去除的蜂窝毛坯材料，每一层内首先采用匕首刀切削毛坯，形成三角形残留，然后采用圆盘刀切除三角形残留。
进一步的，刀轨迭代生成的步骤如下：以材料外轮廓线作为第一层加工刀位线，并结合切削角度α加工获得第一层加工面，选取第一层加工面与等残高面的相交线，设定切削角度α，生成第二层加工的刀位线，获得第二层加工面，再选取第二层加工面与材料表面的相交线，并设定切削角度α，生成第三层加工的刀位线，依此类推，每一层切削刀位线是根据上一层形成的加工面、等残高面、零件表面以及削角度α相互作用生成，最终迭代生成所有刀位线。
进一步的，匕首刀具的下刀角度为+α或者-α，相邻两层刀轨间匕首刀具夹角均为2α，为等切削角度加工。
本技术方案的有益效果如下：
本发明采用逐层去除蜂窝毛坯材料方法，每层内首先采用匕首刀等角度切削毛坯，形成三角形残留，然后采用圆盘刀切除三角形残留的加工方法，基于等残高和特定切削角度生成匕首刀刀轨生成方案，能够减少切削层数，以最少的切削层数去除蜂窝芯材料零件余量，提高加工效率和加工质量。
附图说明
本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1是一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法流程图；
图2是基于零件表面特征偏移获得等残高面特征；
图3是根据各特征面迭代生成加工刀位线的示意图；
其中，
其中S代表零件表面，T代表等残高面，A代表正角度加工表面，B代表负角度加工表面，α代表切削角度。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
作为本发明一种最基本的实施方案，本实施例公开了一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法，包括如下步骤：
步骤一、设置加工坐标系，根据加工余量划分切削层；
步骤二、根据残余高度值在材料去除厚度最大方向偏移零件型面生成一组等残高面；
步骤三、在垂直等残高面方向依据材料表面最大余量以及最大切深参数计算合适的切削角度，该切削角度等于匕首刀每次下刀的刀位线角度；
步骤四、连接加工刀位线与材料表面和相邻等残高面的相交的两端点，得到垂直于切削宽度平面的匕首刀走刀轨迹，添加的进退刀迭代生成每层匕首刀刀具轨迹。
实施例2
作为本发明一种优选的实施方案，本实施例公开了一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法，采用逐层去除蜂窝毛坯材料方法，每一层内首先采用匕首刀切削毛坯，形成三角形残留，然后采用圆盘刀切除三角形残留。所述的刀轨生成方法，在零件型面弦高最大方向偏移零件型面生成一组等残高面，等距面距离残余高度值确定。在等残高面内确定切削角度，以材料外轮廓线作为第一层加工刀位线，连接加工刀位线与材料表面和相邻等残高面的相交的两端点，得到垂直于切削宽度平面的匕首刀走刀轨迹，每一层切削刀位线是根据上一层形成的加工面、等残高面、零件表面以及削角度相互作用生成，最终迭代生成所有刀位线。
实施例3
作为本发明一种最佳的实施方案，本实施例公开了一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法，如图1所示：
步骤一、输入零件实体模型，设定加工坐标系；
步骤二、自动识别零件表面特征S，根据确定的零件所需残留高度，偏移零件表面特征并生成等残高面特征T；
步骤三、确定合适的切削角度α，选取零件表面轮廓线，生成第一层加工的刀位线；
步骤四、获得第一层加工面A；
步骤五、选取第一层加工面A与等残高面特征T的相交线，并设定切削角度α，生成第二层加工的刀位线，获得第二层加工面B，再选取第二层加工面B与零件表面特征S的相交线，并设定切削角度α，生成第三层加工的刀位线，依此类推，根据各特征面的相互关联，迭代生成之后每一层加工的刀位线；
步骤六、设置进刀点和退刀点；
步骤七、生成完整的加工刀轨。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，对于熟悉本技术领域的技术人员来说，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或修改，均应当包括在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、设置加工坐标系，根据加工余量划分切削层；
步骤二、根据残余高度值在材料去除厚度最大方向偏移零件型面生成一组等残高面；
步骤三、在垂直等残高面方向依据材料表面最大余量以及最大切深参数计算合适的切削角度，该切削角度等于匕首刀每次下刀的刀位线角度；
步骤四、连接加工刀位线与材料表面和相邻等残高面的相交的两端点，得到垂直于切削宽度平面的匕首刀走刀轨迹，添加的进退刀迭代生成每层匕首刀刀具轨迹。
2.根据权利要求1所述的一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法，其特征在于，步骤一中，切削层为逐层去除的蜂窝毛坯材料，每一层内首先采用匕首刀切削毛坯，形成三角形残留，然后采用圆盘刀切除三角形残留。
3.根据权利要求1所述的一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法，其特征在于，刀轨迭代生成的步骤如下：以材料外轮廓线作为第一层加工刀位线，并结合切削角度α加工获得第一层加工面，选取第一层加工面与等残高面的相交线，设定切削角度α，生成第二层加工的刀位线，获得第二层加工面，再选取第二层加工面与材料表面的相交线，并设定切削角度α，生成第三层加工的刀位线，依此类推，每一层切削刀位线是根据上一层形成的加工面、等残高面、零件表面以及削角度α相互作用生成，最终迭代生成所有刀位线。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法，其特征在于，匕首刀具的下刀角度为+α或者-α，相邻两层刀轨间匕首刀具夹角均为2α，为等切削角度加工。
CN202011001112.0A 2020-09-22 2020-09-22 一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法 Active CN112476054B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011001112.0A CN112476054B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011001112.0A CN112476054B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112476054A true CN112476054A (zh) 2021-03-12
CN112476054B CN112476054B (zh) 2022-05-10

Family

ID=74920956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011001112.0A Active CN112476054B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112476054B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114578752A (zh) * 2022-01-29 2022-06-03 大连理工大学 一种超声切削直刃尖刀的转角控制方法
CN114594730A (zh) * 2022-01-29 2022-06-07 大连理工大学 一种用于直刃尖刀超声切削的数控编程方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000141117A (ja) * 1998-11-02 2000-05-23 Fuji Heavy Ind Ltd ハニカムコア切削装置およびハニカムコアの除去方法
CN106903357A (zh) * 2017-04-18 2017-06-30 成都飞机工业（集团）有限责任公司 薄壁蜂窝芯材曲线加工型面的加工方法
CN108161381A (zh) * 2018-02-24 2018-06-15 大连理工大学 一种蜂窝芯沉槽结构的超声切削方法
CN108422471A (zh) * 2018-02-24 2018-08-21 大连理工大学 一种采用直刃尖刀的超声切削方法
CN109304579A (zh) * 2017-07-26 2019-02-05 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种狭长类梁蜂窝芯零件加工方法
CN109570908A (zh) * 2017-09-28 2019-04-05 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种基于超声波机床的蜂窝芯零件薄边型面加工方法
CN109702433A (zh) * 2018-11-22 2019-05-03 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种面向蛇形环芯格结构的蜂窝零件型面加工方法
CN110244656A (zh) * 2019-06-24 2019-09-17 杭州电子科技大学 一种基于五轴数控龙门机床六轴改造的nc代码仿真方法
CN210172556U (zh) * 2019-06-27 2020-03-24 杭州辉昂科技有限公司 一种复合材料超声波切割主轴
CN111090962A (zh) * 2020-01-19 2020-05-01 杭州电子科技大学 一种基于abaqus的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法
CN111390285A (zh) * 2020-03-31 2020-07-10 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种蜂窝芯加工刀轨生成方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000141117A (ja) * 1998-11-02 2000-05-23 Fuji Heavy Ind Ltd ハニカムコア切削装置およびハニカムコアの除去方法
CN106903357A (zh) * 2017-04-18 2017-06-30 成都飞机工业（集团）有限责任公司 薄壁蜂窝芯材曲线加工型面的加工方法
CN109304579A (zh) * 2017-07-26 2019-02-05 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种狭长类梁蜂窝芯零件加工方法
CN109570908A (zh) * 2017-09-28 2019-04-05 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种基于超声波机床的蜂窝芯零件薄边型面加工方法
CN108161381A (zh) * 2018-02-24 2018-06-15 大连理工大学 一种蜂窝芯沉槽结构的超声切削方法
CN108422471A (zh) * 2018-02-24 2018-08-21 大连理工大学 一种采用直刃尖刀的超声切削方法
CN109702433A (zh) * 2018-11-22 2019-05-03 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种面向蛇形环芯格结构的蜂窝零件型面加工方法
CN110244656A (zh) * 2019-06-24 2019-09-17 杭州电子科技大学 一种基于五轴数控龙门机床六轴改造的nc代码仿真方法
CN210172556U (zh) * 2019-06-27 2020-03-24 杭州辉昂科技有限公司 一种复合材料超声波切割主轴
CN111090962A (zh) * 2020-01-19 2020-05-01 杭州电子科技大学 一种基于abaqus的蜂窝复合材料超声切削过程仿真方法
CN111390285A (zh) * 2020-03-31 2020-07-10 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种蜂窝芯加工刀轨生成方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114578752A (zh) * 2022-01-29 2022-06-03 大连理工大学 一种超声切削直刃尖刀的转角控制方法
CN114594730A (zh) * 2022-01-29 2022-06-07 大连理工大学 一种用于直刃尖刀超声切削的数控编程方法
CN114594730B (zh) * 2022-01-29 2023-12-01 大连理工大学 一种用于直刃尖刀超声切削的数控编程方法
CN114578752B (zh) * 2022-01-29 2024-04-05 大连理工大学 一种超声切削直刃尖刀的转角控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112476054B (zh) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112476054B (zh) 一种基于等切削角度的超声波机床匕首刀刀轨生成方法
CN105242637A (zh) 一种航空薄壁叶片补偿加工方法
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
CN102629289B (zh) 一种转角特征插铣刀轨自动生成方法
CN112947297B (zh) 面向超声直刃刀加工自由曲面的往复式刀路规划方法
CN107451382B (zh) 高速切削加工工件表面形貌的控制方法
CN106125666A (zh) 以切削力波动为约束的曲面加工刀具轨迹规划方法
CN111390285B (zh) 一种蜂窝芯加工刀轨生成方法
CN109910180B (zh) 一种圆盘锯粗加工三维异型石材的锯切方法
CN106378478B (zh) 一种规则金字塔微结构的微铣削加工方法
CN105880953A (zh) 一种航空叶片的加工方法
CN110587038A (zh) 一种刮齿加工齿廓误差补偿方法
CN102591260B (zh) 五轴铣削加工过程中刀具与工件瞬态接触域判断方法
CN103659276A (zh) 一种对具有深槽结构钛合金零件的数控加工方法
CN109799781A (zh) 一种曲面薄壁构件多次加工方法
CN110516373A (zh) 一种圆盘锯粗加工异形平面的铣削方法
CN111037753B (zh) 一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法
CN204075839U (zh) 一种双层多刃盘铣刀刀具定位装置
CN108723725A (zh) 一种航空叶片的加工方法
CN112883505A (zh) 考虑刀具工件相对振动的超精密端面车削表面建模方法
CN110315216B (zh) 激光加工工件的方法及其在刀具制造中的应用
CN107262716A (zh) 一种用于解决激光熔覆成形开放薄壁件端部塌陷的方法
CN116604334A (zh) 一种离心轮结构增减材复合制造方法及系统
CN108229046B (zh) 一种机械加工车端面工艺中已加工表面的三维建模方法
CN113664626B (zh) 一种基于离散点云原理螺旋槽磨削工艺系统建立方法

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