[發明專利]復雜平面型腔刀具可加工區域計算方法

有效

• 申請號: 201410102848.5
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103869756B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 杜寶瑞;鄭國磊;初宏震;陳樹林;李恒宇;石葉楠
• 申請（專利權）人: 沈陽飛機工業（集團）有限公司
• 主分類號: G05B19/4099
• 分類號: G05B19/4099
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司21207
• 代理人: 羅瑩

技術領域

本發明是一種復雜平面型腔刀具可加工區域計算方法，該方法為工藝規劃階段刀具選取提供重要參數，也能為殘留區域計算提供重要依據。該方法為專業化、智能化CAD/CAPP/CAM集成系統“飛機復雜構件快速數控編程系統”提供基礎技術支持，屬于數字化數控編程技術領域。

背景技術

型腔加工被廣泛應用于航空、汽車、模具制造業等領域，平面型腔加工又是型腔加工中最重要、應用最廣泛的加工。其中，工藝規劃階段的刀具選擇合理與否將直接影響平面型腔的加工質量、加工效率和加工成本。而刀具在給定平面型腔的可加工區域是影響刀具選擇的關鍵因素，同時也影響著殘留區域的計算。目前主要應用如下兩種方法計算刀具可加工區域：1）二次偏置法；2）構建變異Voronoi?Mountain。上述兩方法有各自的缺點，偏置算法復雜且不可保證所有曲線均偏置成功，而依據目前CAD/CAM軟件技術無法保證構建變異Voronoi?Mountain算法穩定性。因此，研究和開發復雜平面型腔刀具可加工區域計算方法，對于提高數控編程智能化水平、實現復雜平面型腔高效高質的制造具有重要意義。數控加工中刀具觸線計算是刀具可加工區域計算中的核心內容，可以通過觸線計算與識別構建觸線鏈，而觸線鏈又是刀具在平面型腔中可加工區域的組成邊界。因此，如何構建觸線鏈對刀具可加工區域計算至關重要。發明內容

本發明提供一種復雜平面型腔刀具可加工區域計算方法，該方法通過模擬滾圓在平面型腔邊界中滾動并自動提取在平面型腔中的可加工區域邊界。將此結果應用于刀具選取與殘留區域計算有利于數控編程智能化水平的進一步提高。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：一種復雜平面型腔刀具可加工區域計算方法，其特征在于：該方法實現的總流程為：1）平面型腔跨弧計算；2）跨弧有效性判斷；3）觸線鏈構造。

本發明將采用偏置算法構建可加工區域，然而遇見非圓弧曲線的偏置算法復雜且不穩定，不可保證所有曲線偏置成功，因此本發明將所有輪廓上的非圓弧曲線按照一定精度離散成一組直線。

所述的步驟1）平面型腔跨弧計算的主要內容有：（1）平面型腔中輪廓環與凸臺環序列化；（2）計算環上邊與點的基本信息；（3）計算平面型腔中存在的跨弧。

其中（1）平面型腔中輪廓環與凸臺環序列化的過程如下：<1>設置輪廓環與凸臺環的正方向：本發明提出的算法針對平面型腔，其腔內結構可以由平面型腔沿底平面法向的二維投影的環與環之間的位置關系表示，將最外圍的環稱為輪廓環，記為l_c，代表平面型腔中的孔、下陷與開槽的環也視為輪廓環，并規定逆時針方向為輪廓環正方向。將輪廓環所包圍的非輪廓環稱為凸臺環，記為l_s，定義順時針方向為凸臺環的正方向；<2>根據環正方向序列化環：將草圖上所有環進行序列化，將所有邊按照同一個方向序列化環方向，并根據步驟<1>對環的判定結果判斷各個環序列化方向是否正確，若不正確，則反方向序列化；

（2）計算環上邊與點的基本信息的過程如下：

<1>計算每一條邊相對邊所在環的方向，確定邊的起始點與終止點，具體為：根據環序列化方向判斷當前線段是否符合環方向，若不符合，則需要將起始點與終止點交換位置，最后確定直線段方向與起始點、終止點坐標，根據最后確定的基本信息構建各點的前繼邊與后續邊信息。前繼邊與后續邊的計算方式如下：對于環上的任意一頂點P_i，則P_i必定是由兩條邊e_i，e_j相交而成，從當前環上除P_i外任意一點沿環正方向遍歷環邊線，若先遍歷到的某邊e_m滿足e_m∈{e_i,e_j}，則點P_i的前繼邊，記為e_f，后遍歷到的邊e_n滿足e_m∈{e_i,e_j}，則為點P_i的后續邊，記為e_b；

<2>計算環上頂點的凹凸性；