[發(fā)明專利]一種沿中心軸線進(jìn)給的三維類擺線拋光軌跡生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710081394.1
• 申請(qǐng)日: 2017-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN106707969B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王清輝;鄭宇星;許晨旸;廖昭洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/4097
• 分類號(hào): G05B19/4097
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發(fā)明公開了一種沿中心軸線進(jìn)給的三維類擺線拋光軌跡生成方法，包括以下步驟：通過幾何處理的方法將三維網(wǎng)格曲面映射變換到平面參數(shù)區(qū)域，計(jì)算并保存各網(wǎng)格元素在該映射變換下的拉伸變形關(guān)系；在平面參數(shù)區(qū)域內(nèi)生成該區(qū)域的中心軸線；以中心軸線為引導(dǎo)線，根據(jù)軸線位置所對(duì)應(yīng)的三維網(wǎng)格曲面的局部幾何特征以及拉伸變形關(guān)系，自適應(yīng)調(diào)節(jié)沿中心軸線進(jìn)給的擺線軌跡的步距；根據(jù)自適應(yīng)的擺線軌跡步距，以及平面參數(shù)區(qū)域的邊界輪廓約束，依次生成半徑與步距可變的擺線軌跡填充整個(gè)平面參數(shù)區(qū)域；將所生成的平面擺線軌跡逆映射至對(duì)應(yīng)的三維網(wǎng)格曲面，得到所需的三維類擺線拋光軌跡。本發(fā)明能夠提高三維曲面拋光的均勻性，提升工件表面質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械加工領(lǐng)域，特別涉及一種沿中心軸線進(jìn)給的三維類擺線拋光軌跡生成方法。

背景技術(shù)

隨著自由曲面在各領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，人們對(duì)自由曲面的要求越來越高。拋光作為曲面加工的最后工序，對(duì)于自由曲面的表面質(zhì)量和精度有著至關(guān)重要的影響。

拋光軌跡規(guī)劃是拋光工藝中具有重要意義的環(huán)節(jié)，掃描軌跡和環(huán)形軌跡是目前拋光工藝中兩種主要的拋光軌跡，這兩種拋光軌跡由于運(yùn)動(dòng)模式比較單一，導(dǎo)致拋光工件表面產(chǎn)生明顯的壓痕，在三維拋光中難以實(shí)現(xiàn)對(duì)自由曲面的均勻覆蓋，從而降低拋光工件的表面質(zhì)量。為了提升拋光工件的表面質(zhì)量，亟需能夠?qū)崿F(xiàn)自由曲面均勻覆蓋的拋光軌跡生成方法。

有關(guān)研究表明，擺線拋光軌跡由于具有多方向性，在拋光工件上產(chǎn)生的表面誤差小于掃描軌跡和環(huán)形軌跡，并且更加接近手工拋光。

目前針對(duì)自由曲面的三維拋光軌跡規(guī)劃方法主要有兩種：等參數(shù)線法和截平面法。這些拋光軌跡規(guī)劃方法對(duì)于曲率變化較大的自由曲面存在拋光軌跡分布不均勻的問題。通過幾何處理的方法先在平面參數(shù)區(qū)域內(nèi)規(guī)劃平面拋光軌跡，再逆映射回三維自由曲面，是一種可靠且有效的拋光軌跡規(guī)劃方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種沿中心軸線進(jìn)給的三維類擺線拋光軌跡生成方法。該方法將三維網(wǎng)格曲面映射變換到平面參數(shù)區(qū)域，然后沿平面參數(shù)區(qū)域的中心軸線生成平面擺線軌跡，通過調(diào)節(jié)擺線步距值來控制拋光精度，最后將平面擺線軌跡逆映射回三維網(wǎng)格曲面，獲得三維類擺線拋光軌跡，從而為自由曲面的拋光加工提供更加均勻的拋光軌跡生成方法。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案。

一種沿中心軸線進(jìn)給的三維類擺線拋光軌跡生成方法，包括以下步驟：

(1)提取拋光工件的三維網(wǎng)格曲面信息，通過幾何處理的方法將三維網(wǎng)格曲面映射變換到平面參數(shù)區(qū)域，計(jì)算并保存各網(wǎng)格元素在該映射變換下的拉伸變形關(guān)系；

(2)在步驟(1)所建立的平面參數(shù)區(qū)域內(nèi)生成該區(qū)域的中心軸線；

(3)以步驟(2)所建立的中心軸線為引導(dǎo)線，根據(jù)軸線位置所對(duì)應(yīng)的三維網(wǎng)格曲面的局部幾何特征以及步驟(1)所建立的拉伸變形關(guān)系，自適應(yīng)調(diào)節(jié)沿中心軸線進(jìn)給的擺線軌跡的步距值，使得拋光軌跡的步距在三維曲面上分布均勻；

(4)根據(jù)步驟(3)所計(jì)算的自適應(yīng)的擺線軌跡步距，以及步驟(1)所建立的平面參數(shù)區(qū)域的邊界輪廓約束，依次生成半徑與步距可變的平面擺線軌跡，以填充整個(gè)平面參數(shù)區(qū)域；

(5)將步驟(4)所生成的平面擺線軌跡逆映射回三維網(wǎng)格曲面，獲得三維類擺線拋光軌跡。

進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的幾何處理方法具體包括：將所要加工的三維網(wǎng)格曲面映射變換為平面參數(shù)區(qū)域內(nèi)的參數(shù)網(wǎng)格，并建立空間網(wǎng)格與平面參數(shù)網(wǎng)格之間的一一映射關(guān)系。

進(jìn)一步地，步驟(1)中的所述拉伸變形關(guān)系是指三維網(wǎng)格曲面映射變換到平面參數(shù)區(qū)域時(shí)，每個(gè)空間網(wǎng)格單元和對(duì)應(yīng)的平面網(wǎng)格單元之間的面積縮放比例。

進(jìn)一步地，步驟(2)中所述的中心軸線是指由輪廓邊界構(gòu)成的平面封閉區(qū)域內(nèi)所有最大內(nèi)切圓圓心的集合。