[發明專利]平行筋條壁板數控加工刀軌計算及優化算法

無效

• 申請號: 201210058956.8
• 申請日: 2012-03-08
• 公開（公告）號: CN102591252A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 杜寶瑞;鄭國磊;初宏震;許璟琳;王勃;張輝;王碧玲
• 申請（專利權）人: 沈陽飛機工業（集團）有限公司;北京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19;G05B19/4097
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 楊華

技術領域

本發明涉及平行筋條壁板數控加工刀軌計算及優化算法，用于飛機復雜壁板數控編程中刀具軌跡的生成，屬于飛機數字化數控編程技術領域。

背景技術

計算機、編程以及高速切削加工等數控相關技術的快速發展與廣泛應用推動了飛機結構件制造技術的發展，現代飛機普遍采用性能優越的整體薄壁結構件。但是，由于整體結構件具有結構復雜、制造精度要求高且加工難度大等特點，現有的工藝準備和數控編程方式已成為進一步提高飛機整體結構件制造質量和效率的最主要制約因素。例如，采用CATIA系統自動生成平行筋條壁板數控加工的刀具軌跡，只能獲取產品的底層幾何信息，無法自動捕捉產品的幾何形狀信息和產品高層的功能和語義信息，而且生成的刀具軌跡質量較差，難以滿足工程需求。因此，研究平行筋條壁板數控加工刀軌的計算及優化算法，提高數控加工效率及質量已成為高效數控加工技術急需解決的問題。

發明內容

為了解決上述存在的技術問題，本發明提供一種平行筋條壁板數控加工刀軌的計算及優化算法，該算法可完成平行筋條壁板數控加工最短刀具軌跡的計算及輸出，從而提高平行筋條壁板的加工效率，提高壁板數控加工的質量。

本發明的具體技術方案如下：

1.?平行筋條壁板數控加工刀軌計算及優化算法，其特征在于該方法實現的主要步驟有：

1）加工區域獲取，通過獲取加工壁板的外形輪廓，識別壁板上筋條，對加工面元進行初始分割后，在分割的結果上重新調整、吸納和合并加工面元，最終形成最優的加工域元；

2）加工余量計算，是在加工區域的基礎上，在兩筋條側壁之間進行導軌計算，使各刀軌盡量減少排刀；

3）長刀軌計算，刀軌的計算分別從X方向和Y方向進行，以提高加工速度；

4）筋條端面刀軌計算，包括端面處理原則和端面局部層面Z向劃分處理原則；

5）凹凸筋條刀軌計算，筋側壁面不在同一面上的為凹凸筋，對凹凸筋條的凹區域不加工和加工n次確定不同的排刀刀軌；

6）刀軌路徑長度計算，考慮加工刀軌與刀軌間的連接過渡線的長度，不考慮進退刀刀軌長度，同時盡量減少空刀軌及抬刀進刀，盡量避免刀具不切削而貼著零件表面移動；

7）最短路徑刀軌數據輸出。

所述加工區域獲取的步驟如下：

a）加工面域計算：外輪廓草圖向內偏置后得到外輪廓偏置草圖，用填充將外輪廓偏置草圖封閉成面FACE，偏置距離為加工余量與刀具半徑之和；

b）筋條識別：識別加工面上的筋條，并計算筋條域，各筋條域向外偏置生成筋條外偏置草圖，采用裁剪功能，在面FACE上減去筋條偏置后所得的區域，生成用于劃分刀軌的代加工區域；

c）加工面域初始分割：將筋條的邊界作為分割線，對待加工區域進行初始分割；

d）域元構造及優化：根據刀軌最短原則，在上述分割結果的基礎上重新調整、吸納和合并加工面元，最終形成最優的加工域元。

所述加工余量計算的步驟如下：

（1）將兩條筋條側壁按照理論加工余量????????????????????????????????????????????????進行偏置，得到理論偏置面；

（2）將兩個理論偏置面分別偏置，得到該區域最外側的兩刀軌線邊界線；

（3）判斷這兩條邊界線的距離，若L/A_p所得的余數小于加工余量最大偏移量的兩倍，轉（4），若余數大于加工余量最大偏移量的兩倍，則在該處排n+2條刀軌，此時的刀軌距離為，其中為刀軌進行余量調整后的徑向進給量，n為L/A_p的商；

（4）對局部側壁加工余量進行調整從而減少刀軌數量，將兩筋條側壁的加工余量由理論加工余量改為，此時再進行排刀計算，只需n+1條刀軌即可加工完畢，比正常余量刀軌少一刀，其中，，為兩筋條之間的最短距離，為刀具半徑；

（5）將筋條側壁偏置實際加工余量，得到修正后的實際偏置面，再分別偏置，得到修改后的刀軌線邊界線，然后進行排刀和刀軌計算，得到所有修正的實際刀軌線。

所述的長刀軌計算方法為先縱向即沿Y方向加工，后橫向即沿X方向加工筋條側壁之間包圍的區域。

所述的筋條端面刀軌計算方法包含端面處理原則與端面局部層面Z向劃分處理原則，

（1）端面處理原則：比較局部區域的長度，取較長者作為加工方向；