[發明專利]一種沿行切路徑進給的三維類擺線拋光軌跡生成方法

有效

• 申請號: 201710434687.3
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107369127B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 李靜蓉;許晨旸;王清輝;廖昭洋
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T15/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種沿行切路徑進給的三維類擺線拋光軌跡生成方法，包括步驟：S1、獲取并建立三維曲面與二維參數區域之間的空間映射關系；S2、在平面參數區域內規劃行切進給路徑；S3、計算行切進給路徑位置在參數域兩個方向上的映射拉伸系數，自適應地調節沿行切路徑進給的二維擺線的步距值與半徑值；S4、根據自適應的二維擺線的步距與半徑，以行切進給路徑為引導線，通過不斷迭代生成二維擺線軌跡以覆蓋整個平面參數區域；S5、將所述二維擺線軌跡逆映射回三維曲面，獲得三維類擺線拋光軌跡。本發明的拋光軌跡生成方法能夠利用擺線軌跡的多方向性以避免產生周期性的拋光痕跡，可提高自由曲面拋光的均勻性，從而提升加工工件的表面質量。

技術領域

本發明屬于機械加工領域，特別涉及一種沿行切路徑進給的三維類擺線拋光軌跡生成方法。

背景技術

隨著數字制造技術的發展，自由曲面銑削工藝已經實現了自動化。但是，自由曲面的拋光加工目前主要以手工加工為主，拋光質量受到加工人員經驗的限制，而且加工效率低、成本高、穩定性差。自由曲面的自動化拋光已經成為其發展與應用中亟待解決的問題。

拋光軌跡規劃是拋光加工中非常重要的環節，是實現拋光自動化的的基礎，也是影響工件加工質量的決定性因素。行切路徑與環形路徑是目前曲面零件加工中兩種常用的軌跡形式。直接使用這兩種軌跡形式用于曲面拋光，由于運動形式單一，往往導致拋光工件的表面產生周期性的拋光痕跡，且較難以實現對自由曲面的均勻覆蓋，一定程度上影響了拋光表面質量。

研究表明擺線拋光軌跡可多方向性地經過自由曲面上的點，從而可避免在拋光工件表面產生周期性的拋光痕跡，能夠產生較均勻的拋光效果。

目前，針對自由曲面的拋光軌跡規劃方法主要有等參數線法、截面線法以及投影法。這些拋光軌跡規劃方法都較難以自適應于自由曲面的局部幾何特征變化。通過幾何處理的方法直接在平面參數區域內規劃二維擺線拋光軌跡，并根據加工需求與曲面局部特征自適應調節二維擺線的步距與半徑，再將其逆映射得到曲面上的三維類擺線拋光軌跡，是一種可靠且高效的拋光軌跡規劃方法。

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明提出一種沿行切路徑進給的三維類擺線拋光軌跡生成方法。該方法將三維模型曲面映射變換到平面參數區域，然后沿平面參數區域內的行切進給路徑生成自適應調節步距與半徑的二維擺線軌跡，最后將二維擺線軌跡逆映射回三維模型曲面，獲得三維類擺線拋光軌跡，可為自由曲面的拋光加工提供更加均勻且高效的拋光軌跡生成方法。

為達到以上目的，本發明采用了如下技術方案。

一種沿行切路徑進給的三維類擺線拋光軌跡生成方法，包括以下步驟：

S1、獲取工件模型的曲面信息，利用幾何處理方法將三維模型曲面映射變換到平面參數區域，建立三維曲面與二維參數區域之間的空間映射關系；

S2、在步驟S1所建立的平面參數區域內規劃行切進給路徑；

S3、根據步驟S1所建立的空間映射關系，計算行切進給路徑位置在參數域兩個方向上的映射拉伸系數，自適應地調節沿行切路徑進給的二維擺線的步距值與半徑值，使得拋光軌跡在三維曲面上分布均勻；

S4、根據步驟S3所計算的自適應的二維擺線的步距與半徑，以步驟S2所規劃的行切進給路徑為引導線，通過不斷迭代生成二維擺線軌跡以覆蓋整個平面參數區域；

S5、將步驟S4所生成的二維擺線軌跡逆映射回三維曲面，獲得三維類擺線拋光軌跡。

進一步地，還包括步驟：

S6、對生成的三維類擺線拋光軌跡進行后置處理，基于三維模型曲面上的拋光刀觸點，根據給定的拋光工藝參數，偏置計算對應拋光工具的刀位點，獲得實際加工的拋光軌跡。