专利名称：一种转角特征插铣刀轨自动生成方法
技术领域：
本发明涉及的加工特征为飞机结构件型腔转角。将结构件模型输入系统，对零件进行预处理，零件特征信息的输入可以是自动读入零件的特征信息列表，或者是通过手动点选零件的特征，以获取转角相关的驱动几何。插铣转角的相关驱动几何包括转角面、与转角面相连的侧面，顶面，腹板面，如图2所示。输入零件转角的插铣加工信息，包括上一工序或者工步的刀具信息、加工余量信息、当前插铣加工的刀具信息、腹板面和侧面的插铣加工余量信息、插铣的横向切宽、径向切宽、轴向切深、抬刀高度和插铣起始点的高度等信息。通过几何驱动面和输入的加工信息判断是否能生成插铣刀位点，当上述得到的信息不充分时，将不能计算出插铣的刀位点。转而会进入下一个转角的信息判别。当获取的几何驱动面和输入的加工信息满足条件时，将会进入插铣刀位点的计算。插铣刀位点的计算采用转角半分法。如图3所示，此方法的具体过程如下
1)由驱动面信息和输入的加工信息可以确定插铣加工区域SM1-C-M2-N2-D-N1，如图3所示；
2)首先计算插铣第一点，由于插铣的刀具通常是其半径大于等于转角的半径，因此，第一点应满足刀具在该刀位点时，刀具的圆柱面与两个侧面的加工辅助面都相切。如图3所示，第一个插统点即为P点；
3)由转角面计算得到转角的角度即转角侧面的夹角，在转角的角平分线上根据径向切
宽依次得到插铣每层的中心点。如图3所示，在第k层时，其中心点为Pk点，记S为沿P —Pk的单位向量Pk点位置为
Pk = P + (k-1) X Cradial X I
4)根据中心点找到刀具圆柱面与侧面加工辅助面相切的相应两个刀位点如图3，在第k层则为Pkp Pk2点。此两点的计算方法如下，以Pk2为例
权利要求
1.一种转角特征插铣刀轨自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤I、零件模型和零件特征信息的输入； 步骤2、获取转角插铣几何驱动面； 步骤3、转角特征插铣加工信息的输入； 步骤4、根据输入的特征信息和加工信息计算出插铣的加工几何区域； 步骤5、处理自由曲面的转角特征和包含几何碎面转角特征； 步骤6、刀轴方向的计算，即刀具加工方向的计算； 步骤7、自动创建插铣辅助几何； 步骤8、自动生成插统刀位点； 步骤9、修正插铣的刀位点； 步骤10、去除冗余的刀位点； 步骤11、根据插铣的工艺要求对单个转角生成的刀位点进行排序，设置插铣刀轨的各段进给速度，使生成的刀位点满足插铣的工艺要求； 步骤12、生成转角特征插铣刀轨。
2.如权利要求I所述转角特征插铣刀轨自动生成方法，其特征在于，所述步骤2的转角特征插铣几何驱动面的获取是从零件的特征信息中获取转角特征插铣加工的几何驱动面，包括转角面，与转角面连接的侧面，转角对应的腹板面，顶面。
3.如权利要求I所述转角特征插铣刀轨自动生成方法，其特征在于，所述步骤3的转角特征插铣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、本操作插铣加工的刀具信息、腹板面和侧面的插铣加工余量信息、插铣的横向切宽、径向切宽和轴向切深信息，插铣起始点的高度信息、插铣抬刀高度信息。
4.如权利要求I所述转角特征插铣刀轨自动生成方法，其特征在于，所述步骤4的转角特征插铣加工几何区域的确定方法为由前一把刀具信息确定转角的加工余量，再依据插铣余量信息创建侧面、转角面的辅助加工平面，辅助加工平面距离原来的转角面、侧面距离为插铣的余量，最后由辅助加工平面所围成的区域即是转角插铣加工几何区域。
5.如权利要求I所述转角特征插铣刀轨自动生成方法，其特征在于，所述步骤5的包含几何碎面的转角是指转角面不是一个完整的面，而是被分割为几个面，对于此种情况采用拼合转角碎面思想，通过拼合碎面转角的特征信息，将多个关联的转角碎面合并为一个完整的转角面来处理。
6.如权利要求I所述转角特征插铣刀轨自动生成方法，其特征在于，所述步骤6的刀轴方向的具体计算方法为通过选取转角面与侧面相交线的两个最低点，分别计算两点在转角面上的法向，两法向叉乘即可作为刀轴方向；对于不规则的自由曲面的转角面，除了由两交线的两个最低点在转角面的法向叉乘得到转角轴向一之外，还通过交线的两个最高点，同样得到他们在转角面上的两个法向，由该两个向量叉乘得到第二个转角轴向，转角的轴向为求得的两个轴向的平均值。
7.如权利要求I所述转角特征插铣刀轨自动生成方法，其特征在于，所述步骤7的自动创建插铣辅助几何包括创建侧面辅助加工面，腹板辅助加工面，创建侧面辅助加工面具体方法为若侧面为平面，则直接以侧面为基准面偏置侧面插铣余量距离创建几何平面为侧面辅助加工平面；若侧面为曲面，则取转角与侧面的两条交线的两个最低点，过此两点作两个切面，再以此两个切面为基准面偏置侧面插铣余量距离创建几何平面为侧面辅助加工平面；创建腹板辅助加工面具体方法为以腹板面为基准面偏置腹板插铣余量距离创建几何平面为侧面辅助加工平面。
8.如权利要求I所述转角特征插铣刀轨自动生成方法，其特征在于，所述步骤8的自动生成插铣刀位点具体方法为插铣第一层在横向方向只有一个刀位点，在轴向包含插铣起始刀位点和终止刀位点；首先计算第一层的插铣起始刀位点位置，使刀具在第一个刀位点位置刀具圆柱面与两侧面加工辅助面相切，以此来保证侧面的加工余量；其次，计算第一层的插铣终止点位置，使刀具在插铣终止点位置上刀具外表面与腹板加工辅助面相切，而起始刀位点和终止刀位点的连线与刀轴方向相同，以此来确保腹板加工余量，同时也能保证侧面加工余量和加工方向的正确；再次，各加工层中心位置处于转角的角平分线上，根据第一层的插铣起始刀位点依次累加径向切宽计算出每个加工层的中心位置，由中心位置先计算每层的两端的插铣起始刀位点，使刀具在该两处位置刀具圆柱面与侧面加工辅助面相切，以此来保证这一层的侧面加工余量，以某一端点的插铣起始点为基准，依据横向切宽依次从端点累加横向切宽得到该层的其他插铣起始刀位点，同样按照求第一层插铣终止点的方法可依次求出每层所有的插铣终止点，最终可得到所有加工层的插铣刀位点。
9.如权利要求I所述转角特征插铣刀轨自动生成方法，其特征在于，所述步骤9的修正插铣刀位点是针对侧面为曲面情况，尤其对于曲率较大的Z轴侧面即垂直于腹板面的大曲率侧面，为确保侧面的插铣余量，采用生成新的辅助面作为侧面加工辅助面的方法修正边界插铣刀位点和该加工层的插铣刀位点。
10.如权利要求I所述转角特征插铣刀轨自动生成方法，其特征在于，大区域插铣转角的处理方法为根据插铣加工工艺对插铣的刀位点进行排序，当插铣区域需分多层加工时，每一层先按从左至右或从右至左依次插铣该层的中间刀位点，再插铣该层两端的两个刀位点，而加工层之间的顺序为沿着转角径向从外层依次插铣到内层。
全文摘要
本发明公开一种飞机结构件转角特征插铣刀轨自动生成方法，属于CAD/CAPP/CAM技术领域。该方法首先进行零件的选择、零件特征信息读入等预处理；其次从零件的特征信息中获取加工转角所需的几何面，并根据插铣加工余量、前道工序或工步的刀具半径和粗加工余量等信息，自动计算转角插铣区域、转角轴向和生成插铣的几何辅助点；最后通过得到的几何辅助点自动生成零件所有转角的插铣刀轨。该方法生成的转角插铣刀轨速度快、正确率高，能够处理大加工区域转角、含碎面的转角、五轴转角、转角邻面为大曲率侧面等情况，解决了转角插铣手动编程过程繁琐、复杂，效率低等问题，该方法在解决飞机结构件的转角特征插铣问题中可以取得很好的效果。
文档编号G06F17/50GK102629289SQ20121005449
公开日2012年8月8日 申请日期2012年3月5日 优先权日2012年3月5日
发明者刘旭, 刘长青, 李海, 李迎光, 王伟, 黎明 申请人:南京航空航天大学