一种飞机蒙皮下陷特征加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械加工技术领域，尤其是涉及一种飞机蒙皮下陷特征加工方法。
【背景技术】
[0002] 目前蒙皮下陷特征精确制造普遍采用化铣加工工艺，但化铣存在环境污染、耗能 较高、且消耗的铝材无法回收等弊端。少量蒙皮下陷特征采用数控加工，程序一般采用螺旋 铣，进、退刀次数和空行程较多，加工效率较低，且加工过程中，设备加工性能不够稳定，存 在进给速度和方向突变的情况，对刀具和主轴产生冲击，影响刀具使用寿命。
【发明内容】
[0003] 针对飞机蒙皮下陷特征化铣污染环境，数控铣削效率较低的情况，本发明了一种 飞机蒙皮下陷特征加工方法，能有效减少进、退刀次数，提高加工效率。充分应用了设备动 态性能，运行轨迹连续、平滑，降低振动冲击，提高刀具和设备的寿命。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案来实现。按照设计要求确定刀具半 径，满足超声波厚度检验要求确定铣削步距，按照最短铣削路径和较优的机床性能设计刀 具轨迹及加工方法，完成蒙皮下陷特征的加工。
[0005] 所述的飞机蒙皮下陷特征加工方法包括以下具体步骤：
[0006] 步骤1、根据设计要求，对蒙皮下陷特征的阶刀差进行计算，得到铣削刀具半径札， 满足如下公式：
[0009] 式（1)和式（2)中，e为设计要求的接刀差；r为刀具底角半径，δ i为刀具铣削蒙 皮工件阶刀差（r = 0)，δ 2为刀具底齿铣削阶刀差，R代表蒙皮曲率。
[0010] 步骤2、为了保证超声波厚度实时检测的准确性及提高加工效率，确定铣削步距 Dis，满足如下公式：
[0011] Re+R2彡 Dis < 2XRe (3)
[0012] 式（3)中，馬为刀具有效半径，即RE= R^r，R2为超声波圆孔半径。
[0013] 所述超声波厚度实时检测是指蒙皮下陷特征铣削过程中，为了保证铣削厚度，采 用超声波探测厚度并实时进行厚度补偿。
[0014] 步骤3、按照铣削路径最短确定刀具铣削轨迹，首先，确定下陷底角面铣削轨迹，其 次，确定下陷底面铣削轨迹。
[0015] 所述下陷底角面铣削轨迹为下陷底角面边界线偏置刀具有效半径Re。
[0016] 所述下陷底面铣削轨迹为按照优化算法确定不多于两组的偏置距离参数，然后将 偏置线做布尔运算，按照之字形轨迹首尾连接下陷底面偏移线，在转角处作圆弧过渡处理。 两组偏置距离参数满足步骤2所述要求。
[0017] 步骤4、设置下陷底角面和下陷底面铣削轨迹的进刀点和退刀点，采用多轴曲线铣 削方式先之字形铣削下陷底面，然后围绕下陷底角面铣削下陷底角，完成单个下陷特征的 加工。
[0018] 步骤5、按照铣削路径最短的原则，从下至上按照之字形路线完成多个下陷特征的 加工，每个下陷特征的加工按照步骤1~步骤4进行。
[0019] 步骤6、蒙皮下陷特征加工检测，蒙皮加工前、加工过程的检测是对毛坯及加工厚 度进行检测以确保最终获得符合设计要求的尺寸。检测方法为：
[0020] 首先，蒙皮毛坯检测，检测成形误差，成形误差控制在成形要求范围之内；
[0021] 其次，下陷特征中间状态检测，在下陷铣削过程中，采用超声波厚度在线检测系统 对加工过程厚度进行检测，并生成检测报告。其中，超声波检测路径设计在铣削直线刀轨 上，往复铣削一段距离，以确保厚度尺寸加工到位之后，然后按照铣削轨迹完成加工，并实 时检测并补偿。
[0022] 发明的有益效果：
[0023] 1、提供了一种高效率的蒙皮下陷特征铣削方法。
[0024] 2、提供了根据接刀差计算刀具尺寸的方法，避免依靠传统经验导致加工效率不足 的问题。
[0025] 3、所述的蒙皮下陷特征加工方法为绿色无污染的加工方法，避免了传统化铣带来 的环境污染。
[0026] 4、提供了刀具路径设计方法，能有效减少进、退刀次数，提高加工效率。充分应用 了设备动态性能，运行轨迹连续、平滑，降低振动冲击，提高刀具和设备的寿命。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明的蒙皮下陷特征示意图，其中Surface_Top代表下陷顶面，Surface_ Bottom代表下陷底面，Bottom_Angle代表下陷底角面，Bottom_Corner代表下陷底角面的 下陷转角，B〇tt〇m_Line代表下陷底角面的边界线。
[0028] 图2为本发明的蒙皮下陷特征铣削示意图，其中Tool代表铣削刀具，Surface代表 理论加工面，R代表蒙皮曲率，&代表刀具半径，r代表刀具底角半径，P 表蒙皮Surface 与刀具交点（r = 0)，P2代表刀具底角边界，δ 1表示刀具铣削蒙皮工件阶刀差（r = 0)，δ 2 代表刀具底齿铣削阶刀差。刀轴矢量与蒙皮Surface垂直，指向曲率中心。
[0029] 图3为本发明的蒙皮下陷特征铣削步距示意图，其中Re代表刀具有效半径，即Re=札-r，私代表超声波圆孔半径。
[0030] 图4为本发明的蒙皮下陷特铣削轨迹制作示意图，其中L代表下陷底角面的边界 线Bottom_Line在宽度方向的距离，Offset_Line代表偏置线，Offsetl代表下陷底角面铣 削偏置距离，Offset2和Offset3代表下陷底面偏置距离。
[0031] 图5为本发明的蒙皮下陷特征加工示意图，其中Tool Path_C〇nrner代表下陷 底面铣削轨迹，Tool Path_Bottom代表下陷底面铣削轨迹，Start Point代表下陷底面铣 削进刀点，箭头Orientation代表铣削方向，End Point代表下陷底面铣削退刀点，Start Point&End Point代表下陷底角面的进刀点和退刀点。
[0032] 图6为本发明的蒙皮下陷特征加工顺序示意图，其中Pocketl和Pocket2等代表 蒙皮下陷特征，Fist代表铣削第一个下陷，Last代表铣削最后一个下陷。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和实施例进一步阐明本发明。
[0034] 选择飞机蒙皮的一个典型下陷特征（如图1所示）作为例子，下面结合附图对本 发明的技术方法进行详细说明。
[0035] 所述的蒙皮下陷特征加工方法包括以下具体步骤：
[0036] 步骤1、根据设计要求，确定铣削刀具参数（如图2所示）：
[0037] (1)根据蒙皮下陷底角面B〇tt〇m_Angle确定刀具底角半径r，即刀具底角半径r 等于下陷底角面半径。
[0038] (2)根据设计阶刀差要求确定刀具半径&，具体方法如下：
[0039] a.计算阶刀差δ廊δ 2，如下：
[0042] b.设计要求铣削阶刀差为e，根据δ < e选择刀具半径札。
[0043] 式中，r为刀具底角半径，δ i为刀具铣削蒙皮工件阶刀差（r = 〇)，δ 2为刀具底 齿铣削阶刀差，R代表蒙皮曲率。
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