CN114065405A - 一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法 - Google Patents

一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114065405A
CN114065405A CN202210046215.1A CN202210046215A CN114065405A CN 114065405 A CN114065405 A CN 114065405A CN 202210046215 A CN202210046215 A CN 202210046215A CN 114065405 A CN114065405 A CN 114065405A
Authority
CN
China
Prior art keywords
corner
stage
cutting
cutter
cutting width
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
CN202210046215.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114065405B (zh
Inventor
宋戈
刘翘楚
姜振喜
王伟
赵中刚
李卫东
唐李
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 CN202210046215.1A priority Critical patent/CN114065405B/zh
Publication of CN114065405A publication Critical patent/CN114065405A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114065405B publication Critical patent/CN114065405B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

本发明公开了一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，包括直线进给接近转角阶段、圆弧进给加工转角阶段、直线进给远离转角阶段；所述直线进给接近转角阶段分为切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段，分别预测切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段的实际切削宽度；所述圆弧进给加工转角阶段分为刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段，分别预测刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段的实际切削宽度；在直线进给远离转角阶段，实际切削宽度a ei 与工艺设计给定的切削宽度a e相等。本发明基于各阶段分别预测精铣加工的切削宽度，实现准确预测飞机结构件转角特征铣削精加工工序的切削宽度，保证飞机结构件转角结构精铣加工质量。

Description

一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法
技术领域
本发明属于飞机结构件数控加工的技术领域，具体涉及一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法。
背景技术
为了提升飞机结构件疲劳寿命、保证结构强度，两个面之间过渡部分通常设计为过渡圆角结构，两个相邻侧壁之间的过渡圆角称为“转角”，转角的加工成型是由刀具结构参数和走刀轨迹共同作用形成的。在转角加工过程中，由于走刀位置的变化带来切削宽度的时变，切削宽度的时变造成刀具所承受的载荷也具有时变特性，然而，这种载荷的时变不利于刀具的稳定切削，极易造成转角部位切削失稳，发生颤振、过切等严重质量事故，这种失稳现象又多发生在零件刚性较差的精加工工序环节。为了保证飞机结构件转角结构精铣加工质量，必须对铣削过程中时变的切削载荷进行控制，因此必须首先预期转角精加工过程中的切削宽度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，基于各阶段分别预测精铣加工的切削宽度，实现准确预测飞机结构件转角特征铣削精加工工序的切削宽度，保证飞机结构件转角结构精铣加工质量。本发明为飞机结构件转角加工切削力建模、工艺参数优化、刀具优选等提供了较好的技术支撑。
本发明主要通过以下技术方案实现：
一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，包括直线进给接近转角阶段、圆弧进给加工转角阶段、直线进给远离转角阶段；所述直线进给接近转角阶段分为切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段，建立切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段之间临界点的精准位置模型，分别预测切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段的实际切削宽度；所述圆弧进给加工转角阶段分为刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段，建立刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的精准位置模型，分别预测刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段的实际切削宽度；在直线进给远离转角阶段，实际切削宽度a ei 与设计切削宽度a e相等。
为了更好地实现本发明，进一步地，切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段之间临界点的精准位置模型如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，坐标系原点位于过程转角的中心点位置，x轴垂直于转角接近端直线段，y轴垂直于转角远离端直线段，r 2为已加工表面转角半径，r t为刀具半径；切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段之间临界点的坐标为（x c1,y c1）。
为了更好地实现本发明，进一步地，在直线进给接近转角阶段，在刀具切削刃外轮廓接触到过程转角直线段与圆弧段的临界点之前，所述切削宽度恒定阶段的实际切削宽度a ei 为设计切削宽度a e，且保持稳定不变；在刀具切削刃外轮廓越过过程转角直线段与圆弧段的临界点之后，其与过程转角圆弧段接触，所述切削宽度时变阶段的实际切削宽度a ei 具有时变特性。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述切削宽度时变阶段的实际切削宽度a ei 为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中：
刀具中心点的实时坐标为（x ot，y ot），
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
r 1表示过程转角半径，r 2为已加工表面转角半径，r t为刀具半径。
为了更好地实现本发明，进一步地，刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的精准位置模型：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
r 1表示过程转角半径，r 2为已加工表面转角半径，r t为刀具半径；刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的坐标为（x c2,y c2）。
为了更好地实现本发明，进一步地，刀具切削刃外轮廓到达临界点前，所述刀具外圆切转角阶段的实际切削宽度a ei 为：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
其中：
刀具中心点的实时坐标为（x ot，y ot），
刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的坐标为（x c2,y c2），
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
Figure DEST_PATH_IMAGE012
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
x w为当前刀具切削刃外轮廓与过程转角圆弧段交点的x向坐标：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE015
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
。
为了更好地实现本发明，进一步地，刀具切削刃外轮廓到达临界点后，所述刀具外圆切直线阶段的实际切削宽度a ei 为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE017
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE018
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE019
x w为：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
其中：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE021
。
为了更好地实现本发明，进一步地，当刀具切削刃外轮廓到达过程转角圆弧端与远离端直线段交点时，刀具中心点仍在刀轨圆弧段进给运动。
本发明的有益效果：
本发明用于飞机结构件转角结构特征精加工工序切削宽度的准确预测，首先根据转角结构、刀具结构、工艺参数的比较关系，将转角加工过程划分为三个阶段，进而根据刀具切削刃外轮廓与过程转角直线段和圆弧段的接触关系对以上三个阶段进行了详细划分，从而建立数值关系模型求解得到转角加工每个阶段的实时切削宽度，实现切削宽度的准确预测，为飞机结构件转角加工切削力建模、工艺参数优化、刀具优选等提供技术支撑，具有较好的实用性。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是飞机结构件转角精加工示意图；
图3是直线进给接近转角阶段的切削刃外轮廓加工直线段示意图；
图4是直线进给接近转角阶段的切削刃外轮廓加工圆弧段示意图；
图5是圆弧进给加工转角阶段的切削刃外轮廓到达过程转角圆弧段与直线段交点时，刀具中心点仍在进行圆弧进给的判定示意图；
图6是圆弧进给加工转角阶段的切削刃外轮廓加工圆弧段示意图；
图7是圆弧进给加工转角阶段的切削刃外轮廓加工直线段示意图；
图8是直线进给远离转角阶段的加工示意图。
其中：1、切削刃外轮廓；2、过程转角轮廓；3、设计转角轮廓；4、刀具中心轨迹；5、过程转角圆弧中心点；6、设计转角圆弧中心点；7、刀具中心点；8、刀具轨迹直线接近段与圆弧段交点；9、刀具轨迹圆弧段与直线远离段交点；10、过程转角直线接近段与圆弧段交点；11、过程转角圆弧段与直线远离段交点；12、设计转角直线接近段与圆弧段交点；13、设计转角圆弧段与直线远离段交点；14、刀具切削刃与过程转角直线远离段交点；15、两垂线交点。
具体实施方式
实施例1：
一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，将转角精铣加工分为直线进给接近转角阶段、圆弧进给加工转角阶段、直线进给远离转角阶段；所述直线进给接近转角阶段分为切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段，建立切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段之间临界点的精准位置模型，分别预测切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段的实际切削宽度；所述圆弧进给加工转角阶段分为刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段，建立刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的精准位置模型，分别预测刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段的实际切削宽度；在直线进给远离转角阶段，实际切削宽度a ei 与设计切削宽度a e相等。
本发明用于飞机结构件转角结构特征精加工工序切削宽度的准确预测，首先根据转角结构、刀具结构、工艺参数的比较关系，将转角加工过程划分为三个阶段，进而根据刀具切削刃外轮廓1与过程转角直线段和圆弧段的接触关系对以上三个阶段进行了详细划分，从而建立数值关系模型求解得到转角加工每个阶段的实时切削宽度，实现切削宽度的准确预测，为飞机结构件转角加工切削力建模、工艺参数优化、刀具优选等提供技术支撑，具有较好的实用性。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上进行优化，切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段之间临界点的精准位置模型如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE022
其中，坐标系原点位于过程转角的中心点位置，x轴垂直于转角接近端直线段，y轴垂直于转角远离端直线段，r 2为已加工表面转角半径，r t为刀具半径；切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段之间临界点的坐标为（x c1,y c1）。
进一步地，在直线进给接近转角阶段，在刀具切削刃外轮廓1接触到过程转角直线段与圆弧段的临界点之前，所述切削宽度恒定阶段的实际切削宽度a ei 为设计切削宽度a e，且保持稳定不变；在刀具切削刃外轮廓1越过过程转角直线段与圆弧段的临界点之后，其与过程转角圆弧段接触，所述切削宽度时变阶段的实际切削宽度a ei 具有时变特性。
进一步地，所述切削宽度时变阶段的实际切削宽度a ei 为：
Figure 160889DEST_PATH_IMAGE002
其中：
Figure 90799DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 317381DEST_PATH_IMAGE004
，
刀具中心点7的实时坐标为（x ot，y ot），
Figure 214799DEST_PATH_IMAGE005
r 1表示过程转角半径，r 2为已加工表面转角半径，r t为刀具半径。
进一步地，刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的精准位置模型：
Figure 21081DEST_PATH_IMAGE006
Figure 398973DEST_PATH_IMAGE007
其中：
Figure 140664DEST_PATH_IMAGE008
Figure 666323DEST_PATH_IMAGE009
r 1表示过程转角半径，r 2为已加工表面转角半径，r t为刀具半径；刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的坐标为（x c2,y c2）。
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，刀具切削刃外轮廓1到达临界点前，所述刀具外圆切转角阶段的实际切削宽度a ei 为：
Figure 902395DEST_PATH_IMAGE010
其中：
Figure 931530DEST_PATH_IMAGE011
Figure 437598DEST_PATH_IMAGE012
Figure 794761DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 474004DEST_PATH_IMAGE014
刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的坐标为（x c2,y c2），
x w为当前刀具切削刃外轮廓1与过程转角圆弧段交点的x向坐标：
Figure 482280DEST_PATH_IMAGE015
其中：
Figure 955987DEST_PATH_IMAGE016
。
进一步地，刀具切削刃外轮廓1到达临界点后，所述刀具外圆切直线阶段的实际切削宽度a ei 为：
Figure 128342DEST_PATH_IMAGE017
其中：
Figure 955484DEST_PATH_IMAGE018
Figure 224791DEST_PATH_IMAGE019
x w为：
Figure 492568DEST_PATH_IMAGE020
其中：
Figure 948958DEST_PATH_IMAGE021
。
进一步地，当刀具切削刃外轮廓1到达过程转角圆弧端与远离端直线段交点时，刀具中心点7仍在刀轨圆弧段进给运动。
本发明用于飞机结构件转角结构特征精加工工序切削宽度的准确预测，首先根据转角结构、刀具结构、工艺参数的比较关系，将转角加工过程划分为三个阶段，进而根据刀具切削刃外轮廓1与过程转角直线段和圆弧段的接触关系对以上三个阶段进行了详细划分，从而建立数值关系模型求解得到转角加工每个阶段的实时切削宽度，实现切削宽度的准确预测，为飞机结构件转角加工切削力建模、工艺参数优化、刀具优选等提供技术支撑，具有较好的实用性。
本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。
实施例4：
一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：依据飞机结构件转角精铣加工工序特点，给定转角结构特征参数（过程转角半径即未加工转角半径r 1、转角设计半径r 2）、加工工艺参数（切削宽度a e）、刀具结构参数（刀具半径r t）等几何量之间的比较关系。
如图2所示，刀具切削刃外轮廓1切削过程转角轮廓2（即未加工转角表面），切削完成后形成设计转角轮廓3（即已加工转角表面），刀具中心沿刀具中心轨迹4进行进给运动。在飞机结构件转角精加工工序中，转角结构特征参数、加工工艺参数、刀具结构参数等几何量之间，存在以下比较关系：
（1）轴向切削余量（切削深度a p）大，径向切削余量（切削宽度a e）小，与转角相连的两个侧壁的切削宽度a e相等，且a e一般远小于刀具半径r t；
（2）精加工之前所形成的过程转角半径r 1大于或等于设计转角半径r 2；
（3）刀具半径r t（r=D t/2）略小于设计转角半径r 2，刀具轨迹在加工圆角过程中存在明显的圆弧运动过程，其半径为(r 2-r t)；
（4）连接转角结构的两个筋条的夹角一般呈直角分布。
S2：根据转角结构特征参数、加工工艺参数、刀具结构参数、刀具位置等的相对关系，将转角铣削精加工过程分为三个阶段：直线进给接近转角阶段、圆弧进给加工转角阶段、直线进给远离转角阶段。
转角加工实际切削宽度a ei 决定于转角结构特征参数、加工工艺参数和刀具结构参数，刀具相对于转角的位置不同，实际切削宽度a ei 显著不同。如图3所示：
（1）刀具中心点7沿刀具中心轨迹4进给运动，在到达刀具轨迹直线接近段与圆弧段交点8之前，刀具一直沿直线运动，这一阶段为：直线进给接近转角阶段；
（2）当刀具中心点7越过刀具轨迹直线接近段与圆弧段交点8之后，而未到达刀具轨迹圆弧段与直线远离段交点9之前，这一阶段为：圆弧进给加工转角阶段；
（3）当刀具中心点7越过刀具轨迹圆弧段与直线远离段交点9之后，这一阶段为：直线进给远离转角阶段。
S3：在直线进给接近转角阶段中，根据刀具切削刃外圆轮廓与过程转角表面的相对接触关系，将其进一步分为切削宽度恒定和切削宽度时变两个小阶段，并给出两个小阶段之间临界点的精准位置模型。
刀具沿直线进给接近转角过程中，如图3所示，在刀具切削刃外轮廓1接触到过程转角直线接近段与圆弧段交点10之前，实际切削宽度a ei 为设计切削宽度a e，且保持稳定不变；如图4所示，在刀具切削刃外轮廓1越过过程转角直线接近段与圆弧段交点10之后，其与过程转角圆弧段接触，实际切削宽度a ei 具有时变特性。首先给出刀具切削刃外轮廓1到达此临界点时，刀具中心坐标位置模型，为：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
Figure DEST_PATH_IMAGE024
其中，坐标系原点位于过程转角圆弧中心点5位置，x轴垂直于转角接近端直线段，y轴垂直于转角远离端直线段，r 2为已加工表面转角半径，r t为刀具半径。如图3所示，过程转角圆弧中心点5的一侧设置有设计转角圆弧中心点6，过程转角直线接近段与圆弧段交点10和设计转角直线接近段与圆弧段交点12的外侧分别设置有设计转角直线接近段与圆弧段交点12和设计转角圆弧段与直线远离段交点13。切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段之间临界点的坐标为（x c1,y c1）。
S4：根据步骤S3中两个小阶段的刀具、刀轨、转角等几何关系，给出切削宽度恒定和切削宽度时变两个小阶段实际切削宽度的精准预测方法。
工况A01：如图3所示，刀具到达过程转角直线接近段与圆弧段交点10前，实际切削宽度a ei 为原始切削宽度a e；
工况A02：如图4所示，刀具到达过程转角直线接近段与圆弧段交点10后，实际切削宽度a ei 用下式表达：
Figure DEST_PATH_IMAGE025
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
，
r 1表示过程转角半径，x ot和y ot表示刀具中心点7的实时坐标位置，其变化范围定义如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
。
S5：根据刀具切削刃外轮廓1与过程转角轮廓2的接触关系，判定：当刀具切削刃外轮廓1到达过程转角圆弧端与直线段交点时，刀具中心点7仍在刀轨的圆弧段进给运动。
在进行此阶段切削宽度建模前，需要首先明确在精加工工序状态下，是刀具中心点7先到达刀具轨迹圆弧段与直线远离段交点9，还是刀具切削刃外轮廓1先到达过程转角圆弧段与直线远离段交点11。如图5所示，当刀具中心点7到达刀具轨迹圆弧段与直线远离段交点9时，刀具切削刃外轮廓1与过程转角交点的x向坐标为：
Figure DEST_PATH_IMAGE028
过程转角圆弧段与直线远离段交点11的x向坐标为：
Figure DEST_PATH_IMAGE029
且根据转角加工特征“切削宽度a e一般远小于刀具半径r t”判定：x 02应远小于x 01，即：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
由此得知，当刀具切削刃外轮廓1到达过程转角圆弧段与直线远离段交点11时，刀具中心点7未到达刀具轨迹圆弧段与直线远离段交点9，即仍在刀轨圆弧段进给运动。
如图5所示，所述过程转角圆弧段与直线远离段交点11的左侧为两垂线交点15，且右侧为刀具切削刃与过程转角直线远离段交点14。
S6：在圆弧进给加工转角阶段中，根据刀具切削刃外圆轮廓与过程转角的相对接触关系，将其进一步划分为刀具外圆切转角和刀具外圆切直线两个小阶段，并给出两个小阶段之间临界点的精准位置模型。
刀具中心沿刀轨圆弧进给过程中，如图6所示，刀具切削刃外轮廓1首先在过程转角圆弧段进行切削加工，当刀具切削刃外轮廓1越过过程转角圆弧段与直线远离段交点11后，继续在过程转角远离端直线段进行切削，因此将这一过程划分为：刀具外圆切转角和刀具外圆切直线两个小阶段，并首先确定刀具切削刃外轮廓1接触到过程转角圆弧段与直线远离段交点11时，刀具中心点7的坐标位置为：
Figure DEST_PATH_IMAGE031
Figure DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
。刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的坐标为（x c2,y c2）。
S7：根据步骤S6中两个小阶段的刀具、刀轨、转角等几何相对关系，给出刀具外圆切转角和刀具外圆切直线两个小阶段实际切削宽度的精准预测方法。
工况B01：如图7所示，刀具切削刃外轮廓1到达过程转角圆弧段与直线远离段交点11前，实际切削宽度a ei 为：
Figure DEST_PATH_IMAGE034
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
x ot和y ot取值范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，x w为当前刀具切削刃外轮廓1与过程转角圆弧段交点的x向坐标，可表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE039
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
。
工况B01：如图8所示，刀具切削刃外轮廓1到达过程转角圆弧段与直线远离段交点11后，实际切削宽度a ei 为：
Figure DEST_PATH_IMAGE041
其中，
Figure 671801DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 467718DEST_PATH_IMAGE036
x w由下式确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE042
此时，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
。
S8：在直线进给远离转角阶段中，实际切削宽度与设计切削宽度相等。
在直线进给远离转角阶段中，实际切削宽度a ei 表示为：
工况C01：实际切削宽度a ei =a e。
本发明用于飞机结构件转角结构特征精加工工序切削宽度的准确预测，首先根据转角结构、刀具结构、工艺参数的比较关系，将转角加工过程划分为三个阶段，进而根据刀具切削刃外轮廓1与过程转角直线段和圆弧段的接触关系对以上三个阶段进行了详细划分，从而建立数值关系模型求解得到转角加工每个阶段的实时切削宽度，实现切削宽度的准确预测，为飞机结构件转角加工切削力建模、工艺参数优化、刀具优选等提供技术支撑，具有较好的实用性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，其特征在于，包括直线进给接近转角阶段、圆弧进给加工转角阶段、直线进给远离转角阶段；所述直线进给接近转角阶段分为切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段，建立切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段之间临界点的精准位置模型，分别预测切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段的实际切削宽度；所述圆弧进给加工转角阶段分为刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段，建立刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的精准位置模型，分别预测刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段的实际切削宽度；在直线进给远离转角阶段，实际切削宽度a ei 与设计切削宽度a e相等。
2.根据权利要求1所述的一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，其特征在于，切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段之间临界点的精准位置模型如下：
Figure 178463DEST_PATH_IMAGE001
其中，坐标系原点位于过程转角的中心点位置，x轴垂直于转角接近端直线段，y轴垂直于转角远离端直线段，r 2为已加工表面转角半径，r t为刀具半径；切削宽度恒定阶段和切削宽度时变阶段之间临界点的坐标为（x c1,y c1）。
3.根据权利要求1或2所述的一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，其特征在于，在直线进给接近转角阶段，在刀具切削刃外轮廓接触到过程转角直线段与圆弧段的临界点之前，所述切削宽度恒定阶段的实际切削宽度a ei 为设计切削宽度a e，且保持稳定不变；在刀具切削刃外轮廓越过过程转角直线段与圆弧段的临界点之后，其与过程转角圆弧段接触，所述切削宽度时变阶段的实际切削宽度a ei 具有时变特性。
4.根据权利要求3所述的一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，其特征在于，所述切削宽度时变阶段的实际切削宽度a ei 为：
Figure 626762DEST_PATH_IMAGE002
其中：
刀具中心点的实时坐标为（x ot，y ot），
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 547445DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
r 1表示过程转角半径，r 2为已加工表面转角半径，r t为刀具半径。
5.根据权利要求1所述的一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，其特征在于，刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的精准位置模型：
Figure 129605DEST_PATH_IMAGE006
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中：
Figure 147239DEST_PATH_IMAGE008
Figure DEST_PATH_IMAGE009
r 1表示过程转角半径，r 2为已加工表面转角半径，r t为刀具半径；刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的坐标为（x c2,y c2）。
6.根据权利要求1所述的一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，其特征在于，刀具切削刃外轮廓到达临界点前，所述刀具外圆切转角阶段的实际切削宽度a ei 为：
Figure 235281DEST_PATH_IMAGE010
其中：
刀具中心点的实时坐标为（x ot，y ot），
刀具外圆切转角阶段和刀具外圆切直线阶段之间临界点的坐标为（x c2,y c2），
Figure DEST_PATH_IMAGE011
Figure 187800DEST_PATH_IMAGE012
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 589962DEST_PATH_IMAGE014
x w为当前刀具切削刃外轮廓与过程转角圆弧段交点的x向坐标：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
其中：
Figure 649054DEST_PATH_IMAGE016
r 1表示过程转角半径，r 2为已加工表面转角半径，r t为刀具半径。
7.根据权利要求6所述的一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，其特征在于，刀具切削刃外轮廓到达临界点后，所述刀具外圆切直线阶段的实际切削宽度a ei 为：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
其中：
Figure 845680DEST_PATH_IMAGE018
Figure DEST_PATH_IMAGE019
x w为：
Figure 865589DEST_PATH_IMAGE020
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
。
8.根据权利要求5-7任一项所述的一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法，其特征在于，当刀具切削刃外轮廓到达过程转角圆弧端与远离端直线段交点时，刀具中心点仍在刀轨圆弧段进给运动。
CN202210046215.1A 2022-01-17 2022-01-17 一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法 Active CN114065405B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210046215.1A CN114065405B (zh) 2022-01-17 2022-01-17 一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210046215.1A CN114065405B (zh) 2022-01-17 2022-01-17 一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114065405A true CN114065405A (zh) 2022-02-18
CN114065405B CN114065405B (zh) 2022-05-10

Family

ID=80231211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210046215.1A Active CN114065405B (zh) 2022-01-17 2022-01-17 一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114065405B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0253502A (ja) * 1988-05-20 1990-02-22 Mitsubishi Metal Corp スローアウェイ式カッタ及びスローアウェイチップ
CN102592035A (zh) * 2012-03-20 2012-07-18 北京航空航天大学 一种车铣复合切削加工表面粗糙度及表面形貌仿真预测方法
CN103198186A (zh) * 2013-03-29 2013-07-10 南京航空航天大学 基于特征的飞机结构件切削参数优化方法
CN105069257A (zh) * 2015-09-01 2015-11-18 华中科技大学 一种自由曲面微细铣削切削力建模方法
CN110399681A (zh) * 2019-07-26 2019-11-01 西南交通大学 一种圆弧头立铣刀刀刃曲线的参数化建模方法
CN113204852A (zh) * 2021-06-16 2021-08-03 山东大学 一种球头铣刀铣削加工表面形貌预测方法及系统
CN113378307A (zh) * 2021-08-16 2021-09-10 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种飞机部件补偿层可加工性的判断方法
CN113536543A (zh) * 2021-06-18 2021-10-22 北京理工大学 一种无侧刃后角微细pcd铣削刀具切削力建模方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0253502A (ja) * 1988-05-20 1990-02-22 Mitsubishi Metal Corp スローアウェイ式カッタ及びスローアウェイチップ
CN102592035A (zh) * 2012-03-20 2012-07-18 北京航空航天大学 一种车铣复合切削加工表面粗糙度及表面形貌仿真预测方法
CN103198186A (zh) * 2013-03-29 2013-07-10 南京航空航天大学 基于特征的飞机结构件切削参数优化方法
CN105069257A (zh) * 2015-09-01 2015-11-18 华中科技大学 一种自由曲面微细铣削切削力建模方法
CN110399681A (zh) * 2019-07-26 2019-11-01 西南交通大学 一种圆弧头立铣刀刀刃曲线的参数化建模方法
CN113204852A (zh) * 2021-06-16 2021-08-03 山东大学 一种球头铣刀铣削加工表面形貌预测方法及系统
CN113536543A (zh) * 2021-06-18 2021-10-22 北京理工大学 一种无侧刃后角微细pcd铣削刀具切削力建模方法
CN113378307A (zh) * 2021-08-16 2021-09-10 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种飞机部件补偿层可加工性的判断方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VAN HUNG BUI等: ""Adaptive speed control for waterjet milling in pocket corners"", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY》 *
黄筱调 等: ""数控强力切削中伺服系统对极限切削宽度的影响"", 《机械科学与技术》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114065405B (zh) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kruth et al. Optimization and dynamic adaptation of the cutter inclination during five-axis milling of sculptured surfaces
JP4068321B2 (ja) 加工装置の加工速度設定方法及び加工装置
CN107491034B (zh) 一种基于协变场泛函的刀轴矢量优化方法
US20130144425A1 (en) Five-axis flank milling system for machining curved surface and a toolpath planning method thereof
Chu et al. An integrated framework of tool path planning in 5-axis machining of centrifugal impeller with split blades
US20210063994A1 (en) Tool path compensation device
CN116047994A (zh) 一种具有高切削稳定性的类摆线加工轨迹生成方法
US11507061B2 (en) Method for operating a numerically controlled machine tool, and machine tool therefor
CN114065405B (zh) 一种飞机结构件转角精铣加工切削宽度预测方法
US11934173B2 (en) Method for generating a tool path to manufacture a part using a computer numerical control machine system
EP1789862B1 (en) Machining stock and part offset control
US20170343982A1 (en) Method for machining a workpiece by means of a chip-removing tool on a numerically-controlled machine tool
CN105759717B (zh) 一种用于五轴数控加工的刀具轨迹防过切的方法
WO2023159972A1 (zh) 一种五轴转角特征高效加工刀轨生成方法
CN107942935B (zh) 一种基于加工公差反推刀位点公差和刀轴矢量公差的方法
CN111026035B (zh) 一种基于曲率变化求解旋风铣削叶片刀位点的方法
CN103412516B (zh) 一种宽行端铣加工刀轨生成统一方法
CN114192811A (zh) 车铣复合机床自动车削加工钛合金产品的方法
CN113414437B (zh) 一种航空发动机压气机多异位槽的加工方法
CN108027605B (zh) 用于工具移动的控制方法和控制装置
CN118318214A (zh) 用于生成金属切削刀具路径循环的方法
KR20240124909A (ko) 금속 절삭 공구 경로 사이클을 생성하는 방법
CN116393745A (zh) 变后角球头立铣刀及其磨制方法
CN116305938A (zh) 一种基于离散化的整体式锥度立铣刀加工方法及铣刀
Petrović et al. Optimal tool path modeling in contour milling process

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