[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于評(píng)估數(shù)控加工三軸刀具軌跡質(zhì)量的工藝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410836578.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104678891A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李振瀚;胡錚銘;惠恩明;江海清;汪敏敏;何姍姍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/19
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/19
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于評(píng)估數(shù)控加工三軸刀具軌跡質(zhì)量的工藝方法，其適于在無(wú)需實(shí)際加工的情況下，能夠準(zhǔn)確、高效和經(jīng)濟(jì)地評(píng)測(cè)三軸刀具軌跡加工零件的表面質(zhì)量和加工效率。

背景技術(shù)

刀具路徑優(yōu)化是機(jī)械加工行業(yè)中日益成為熱點(diǎn)的研究課題。目前，制造過(guò)程包括CAD(產(chǎn)品設(shè)計(jì))、CAM(刀具路徑生成)及CNC(加工成型)等環(huán)節(jié)。在一般情況下，CAM系統(tǒng)輸出的是刀具軌跡，但由于CAM系統(tǒng)在目前的技術(shù)和理論條件下不能做到完美，常常會(huì)產(chǎn)生低質(zhì)量的刀具路徑。例如，為了計(jì)算在給定自由曲面的刀具路徑，CAM系統(tǒng)不得不將曲面離散成三角片模型，這就會(huì)導(dǎo)致刀具路徑的鋸齒形狀，因此在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)刀具路徑的優(yōu)化是十分必要的。

然而，目前對(duì)于很多優(yōu)化后的刀具路徑缺乏一個(gè)可靠且經(jīng)濟(jì)的仿真手段來(lái)評(píng)估其有效性，尤其是，難以判別優(yōu)化后的刀具路徑從定量的角度分析是否比原始更好、以及到底改善了多少。現(xiàn)有技術(shù)中為了獲得相關(guān)指標(biāo)往往是采用加工驗(yàn)證的方法，即對(duì)一個(gè)實(shí)際的加工程序進(jìn)行實(shí)際加工來(lái)檢驗(yàn)優(yōu)化方法是否有效，但顯而易見(jiàn)的是，加工驗(yàn)證的方法成本非常高和耗時(shí)，而且在加工過(guò)程中不可避免的誤差往往也會(huì)影響到評(píng)估結(jié)果的精度。相應(yīng)地，本領(lǐng)域中亟需尋找更為完善的解決方案，以便在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷的同時(shí)，能夠更好地執(zhí)行數(shù)控加工刀具軌跡評(píng)測(cè)過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上不足或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種用于評(píng)估數(shù)控加工三軸刀具軌跡質(zhì)量的工藝方法，其中通過(guò)結(jié)合數(shù)控加工自身的工藝特點(diǎn)選擇軌跡平滑度和理想加工時(shí)間作為關(guān)鍵評(píng)估指標(biāo)，同時(shí)對(duì)其具體工序操作和算法進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)際測(cè)試表明能夠準(zhǔn)確、高效和經(jīng)濟(jì)地評(píng)測(cè)三軸刀具軌跡加工零件的表面質(zhì)量和加工效率，而且不用去實(shí)際的加工驗(yàn)證，因而尤其適用于三軸數(shù)控機(jī)床的實(shí)際運(yùn)用場(chǎng)合。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種用于評(píng)估數(shù)控加工三軸刀具軌跡質(zhì)量的工藝方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(a)獲取由n個(gè)離散點(diǎn)依序共同組成的三軸刀具軌跡，記錄各個(gè)離散點(diǎn)在加工坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值(x_i,y_i,z_i)，i＝1,2,...,n；將每個(gè)離散點(diǎn)視為從坐標(biāo)原點(diǎn)指向其所處位置的向量并記作X_i，由此獲得向量矩陣{X_i}；

(b)利用步驟(a)中所獲得的向量矩陣{X_i}，依照以下的平滑度方程來(lái)計(jì)算三軸刀具軌跡的整體平滑度Kⁿ，并將其作為數(shù)控機(jī)床采用該刀具軌跡加工零件時(shí)的表面質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)：