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。
技术实现要素：
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。
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。
技术总结