[發(fā)明專利]一種基于分區(qū)規(guī)劃復(fù)雜型腔先行切后環(huán)切軌跡生成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110359336.7
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113093655A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周穎;劉瑤;馮和生;肖名君
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學
• 主分類號: G05B19/408
• 分類號: G05B19/408
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于機械加工CAD/CAM技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于分區(qū)規(guī)劃復(fù)雜型腔先行切后環(huán)切軌跡生成方法。該方法包括如下步驟：S1鑒于Voronoi圖理論的思想，對復(fù)雜型腔進行分區(qū)規(guī)劃；S2對分區(qū)規(guī)劃后的子環(huán)進行輪廓偏置，提出了一種混合偏置方法；S3對偏置環(huán)進行干涉的判斷和消去，提出了一種基于基于角平分線線段修正偏置法消除局部干涉，采用偏置環(huán)旋向準則消除全局干涉；S4在消除干涉封閉的初始偏置環(huán)區(qū)域生成先行切后環(huán)切加工軌跡。通過本發(fā)明，能夠針對復(fù)雜型腔生成先行切后環(huán)切的加工軌跡，分區(qū)規(guī)劃避免了互交干涉的消去，降低了算法的復(fù)雜度和計算量，并且能夠減少抬刀次數(shù)，提高編程效率和加工質(zhì)量，先行切后環(huán)切能夠一次性進行清根處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機械加工CAD/CAM技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于分區(qū)規(guī)劃復(fù)雜型腔先行切后環(huán)切軌跡生成方法。

背景技術(shù)

型腔類零件的加工方式經(jīng)過了長時間的發(fā)展，到目前已經(jīng)出現(xiàn)了多種加工方式，根據(jù)加工工況的不同有行切、環(huán)切、螺旋銑、擺線銑等加工方式。由于型腔邊界的不確定性和復(fù)雜性，邊界輪廓無自交的等距偏置和島嶼干涉的判斷和消去方法一直以來是學者們研究的熱點問題。現(xiàn)常用的輪廓等距法有：直接等距法、成對偏置法、和Voronoi圖法等。直接等距法對于偏移之后分離的線段進行連接對偏移之后相交的線段進行交點判斷，刪除自交干涉環(huán)，提取有效環(huán)，該算法的穩(wěn)定性較高，但是計算量大，最大求交次數(shù)可達n²，n表示每個環(huán)的線段數(shù)。成對偏置距法對于小線段邊界容易計算產(chǎn)生誤差，且不適用于帶孤島的復(fù)雜型腔邊界輪廓等距。Voronoi圖法構(gòu)造存在多個島嶼的復(fù)雜型腔的算法比較困難。

目前，在中國專利申請中，公開號為CN 106647634A的發(fā)明提供集成環(huán)切軌跡與變半徑擺線軌跡的型腔加工軌跡生成方法，主要是采用擺線軌跡代替環(huán)切軌跡去加工去除率突變的危險區(qū)域，該發(fā)明并沒有具體涉及邊界輪廓無自交的等距偏置和島嶼干涉的判斷和消去方法。隨著制造業(yè)的升級與發(fā)展，對于含多個島嶼的復(fù)雜型腔零件的加工需求越來越大，例如航天整體艙段零件等，而目前邊界輪廓無自交的等距偏置和島嶼干涉的判斷和消去方法應(yīng)用到復(fù)雜型腔，存在計算量大和不適用的問題，因此提出一種能夠高效準確針對復(fù)雜型腔生成加工軌跡的方法意義重大并且十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種能夠高效準確的復(fù)雜型腔軌跡生成方法，以滿足復(fù)雜型腔的加工需求。該方法針對不含島嶼的型腔和含多個島嶼的復(fù)雜型腔，首先進行分區(qū)規(guī)劃，降低島嶼干涉的判斷和消去的復(fù)雜度，偏置之后進行局部干涉和全局干涉消去，然后充分利用行切和環(huán)切的優(yōu)勢生成先行切后環(huán)切的加工軌跡，減少了抬刀次數(shù)，提高了復(fù)雜型腔的編程效率和加工質(zhì)量。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一方面，提供了一種基于分區(qū)規(guī)劃復(fù)雜型腔先行切后環(huán)切軌跡生成方法，如圖1所示，該方法包括如下步驟：

S1鑒于Voronoi圖理論的思想，對復(fù)雜型腔進行分區(qū)規(guī)劃；

S2對分區(qū)規(guī)劃后的子環(huán)進行輪廓偏置，提出了一種混合偏置方法；

S3對偏置環(huán)進行干涉的判斷和消去，提出了一種基于角平分線線段修正偏置法消除局部干涉，采用偏置環(huán)旋向準則消除全局干涉；

S4在消除干涉封閉的初始偏置環(huán)區(qū)域生成先行切后環(huán)切加工軌跡。

作為進一步優(yōu)選地，步驟S1具體為：鑒于Voronoi圖理論的思想，本發(fā)明使用的是分區(qū)規(guī)劃的方法，其基本思路是按照島嶼的位置、數(shù)量把型腔區(qū)域進行分區(qū)，對于每一個子區(qū)域進行單獨處理，生成各自的刀具軌跡，最后再按照一定順序進行連接，分區(qū)規(guī)劃的優(yōu)勢在于：避免了互交干涉的消去，降低了算法的復(fù)雜度和計算量，并且能夠減少抬刀次數(shù)，提高加工質(zhì)量和加工效率。