基于特征的蒙皮鏡像銑加工殘區(qū)刀軌優(yōu)化方法

《基于特征的蒙皮鏡像銑加工殘區(qū)刀軌優(yōu)化方法》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、航空學(xué)報ActaAerOnauticaetAstrOnauticaSinicaJul．252016VOI．37No．72295．2302ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：∥hkxb．buaaedu．cnhkxb@buaa．edu．cnDOI：10．7527／S1000一6893．2015．0240基于特征的蒙皮鏡像銑加工殘區(qū)刀軌優(yōu)化方法劉少偉，李迎光*，郝小忠，劉長青，向兵飛南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，南京210016摘要：鏡像銑加工裝備及其加工工藝是蒙皮零件加工的有效手段，其特殊工藝對加工

2、刀軌提出了等步距、無交叉、無抬刀且無殘留等特殊要求。針對蒙皮零件加工特征的復(fù)雜形狀，在滿足等步距、無抬刀、無交叉的條件下對加工殘留區(qū)域進(jìn)行刀軌優(yōu)化是一個難題。為解決以上難題，本文提出了一種基于特征的蒙皮鏡像銑加工殘區(qū)刀軌優(yōu)化方法。該方法基于特征將蒙皮零件的工藝信息與幾何信息相關(guān)聯(lián)，自動提取加工特征的加工面及其對應(yīng)的刀軌，將刀軌分割成若干段子刀軌，并構(gòu)建子加工區(qū)域，再利用布爾并運(yùn)算得到最終可加工區(qū)域。然后對加工面區(qū)域與最終可加工區(qū)域求布爾差識別出加工殘留區(qū)域，并根據(jù)加工殘區(qū)位置自適應(yīng)生成滿足蒙皮鏡像銑特殊要求的優(yōu)化

3、刀軌。以典型復(fù)雜蒙皮零件驗證本文提出的方法，結(jié)果表明，基于特征的蒙皮鏡像銑加工殘區(qū)刀軌優(yōu)化方法可自動識別加工殘區(qū)，并生成滿足蒙皮鏡像銑特殊要求的加工殘區(qū)優(yōu)化刀軌，為提高蒙皮零件數(shù)控編程效率提供技術(shù)支撐。關(guān)鍵詞：蒙皮；鏡像銑；加工殘區(qū)；識別；刀軌優(yōu)化中圖分類號：V262．3+3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000—6893(2016)07—2295一08飛機(jī)蒙皮零件尺寸大、形狀復(fù)雜、富含薄壁結(jié)構(gòu)，加工精度要求高，蒙皮零件加工一直是航空制造業(yè)的一個難題。典型蒙皮零件及其特征如圖1所示。傳統(tǒng)的加工方法主要包括化學(xué)銑和傳統(tǒng)數(shù)

4、控銑，然而都存在很多難以克服的問題，如化學(xué)銑的污染、傳統(tǒng)數(shù)控銑的顫振和變形等問題。針對以上問題，國內(nèi)外機(jī)床與裝夾研究機(jī)構(gòu)和制造廠商提出了一種新的蒙皮數(shù)控銑削加工技術(shù)，即鏡像銑技術(shù)(MirrorMillingSystem，MMs)[1{]。如圖2所示，蒙皮鏡像銑技術(shù)通過保持頂撐裝置與加工主軸同步運(yùn)動，保證對加工部位的剛性支撐，有效防止顫振；實時厚度監(jiān)測及誤差補(bǔ)償保證蒙皮零件加工精度；柔性夾持裝置保證其加工方式可以適應(yīng)不同曲率的蒙皮零件；集銑下陷、切邊、鉆孔于一體，可有效提高加工效率。In晦r(nóng)S拿ctingIeatU

5、re收稿日期：2015-07—28；退修日期：2015—08．14；錄用日期：2015—08．28；網(wǎng)絡(luò)出版時間：2015．09．0610：16網(wǎng)絡(luò)出版地址：www．cn¨net／kcms／detail／11．1929．V．20150906．1016008．htmI基金項目：國家科技重大專項(2013zx04001—021)*通訊作者．Tel．：025—84895835E·mail：Iiyingguang@nuaa．edu．cn鰳用格或：劫少偉．李迎光．都小忠．等i基于特征的蒙皮鏡像銑加I殘區(qū)刀軌優(yōu)化方法!J-．

6、航空學(xué)報．2016．37(7)：2295．2302．LlusW，L

7、YG，HAoxz·eta

8、Featu睜based∞∞t怕giontoo

9、Datho講tmizationmethod婦sk．nparlsmachineabymirrorm{IlIngsySlem￡西AefaAeronau秈caetAstronautica．2e16．37(7)：2295-2302．鑫一一nVC瓦淵筵～航空學(xué)報圖2飛機(jī)蒙皮鏡像銑削裝置Fig．2Aircraftskinmirrormillillgequif)ment無論從加工質(zhì)量方面還

10、是生產(chǎn)效率方面，蒙皮鏡像銑同化學(xué)銑和傳統(tǒng)數(shù)控銑相比都有明顯的優(yōu)勢，是未來蒙皮零件加工的發(fā)展趨勢。蒙皮鏡像銑技術(shù)在解決傳統(tǒng)蒙皮零件加工方式弊端的同時，對加工刀軌提出了特殊的要求。蒙皮鏡像銑在加工過程中，頂撐裝置與刀具呈鏡像隨動狀態(tài)，每次進(jìn)刀都需要一段刀軌進(jìn)行鏡像校準(zhǔn)，故需嚴(yán)格控制抬刀；由于蒙皮零件在加工過程中會出現(xiàn)階刀差，當(dāng)其厚度監(jiān)測裝置監(jiān)測帶有階刀差位置時，會出現(xiàn)多個厚度值而導(dǎo)致厚度監(jiān)測信號紊亂。為了避免上述情況的發(fā)生，保證實時測厚的準(zhǔn)確性，要求刀軌無交叉且無殘留，如圖3(a)所示，P為超聲波測厚裝置預(yù)留的安全使

11、用距離，R。為刀具有效切削半徑，刀軌最小步距d。．。=R。+e；如圖3(b)所示，為了保證無殘留，刀軌最大步距d。。。一2R。，故在刀軌可調(diào)整的范圍內(nèi)，提出了等步距的要求，刀軌步距矗的調(diào)整范圍為RE+g≤d≤2RE經(jīng)與國內(nèi)某大型航空制造企業(yè)共同調(diào)研發(fā)現(xiàn)，已有的商業(yè)CAM(ComputerAidedDesign)軟件無法直接生成同時滿足以上等步距、無交叉、無抬刀、無殘留要求