[发明专利]一种复杂槽腔特征的粗加工单元计算方法

说明书

本发明提供了一种复杂槽腔特征的粗加工单元计算方法，包括以下步骤：a)导入三维设计模型参数；b)槽腔特征分类识别；c)加工单元的切削状态分析；d)粗加工单元计算。

技术领域

本发明属于加工区域计算方法，涉及一种复杂特征的加工单元计算方法，尤其涉及一种航空航天结构件复杂槽腔特征的粗加工单元计算。

背景技术

槽腔结构是现代航空航天结构件中最常见的结构特征，随着结构件的大型化与复杂化，槽腔的粗加工效率与质量直接影响整个结构件的加工效率与质量。目前，大型结构件的加工方式以数控铣削加工为主。基于传统的数控加工编程方法一般仅从几何角度考虑如何精确计算加工区域，避免了实际加工过程中的过切与残留，但通常未考虑如何在保证产品加工质量的前提下提高整体结构件的加工效率。现有的刀具加工路径轨迹优化方法主要是解决刀具实际加工过程的切削稳定性与可靠性。现代复杂航空航天结构件中存在大量相交特征，模型表面几何拓扑信息复杂化，不同特征之间的加工过程可能产生相互关联、相互制约的现象，导致刀具的实际最大加工能力难以充分发挥，严重制约了整体结构件的数控加工效率。

为了提高航空航天结构件复杂槽腔粗加工工步的数控加工效率，本发明提出了一种复杂槽腔特征的粗加工单元计算方法。该方法通过槽腔类型与加工单元切削状态的分析，实现加工单元的优化计算，从而最大程度利用刀具的加工能力，从而提高复杂槽腔的数控加工效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种复杂槽腔特征的加工单元计算方法，包括以下步骤：a)导入三维设计模型参数；b)槽腔特征分类识别；c)加工单元的切削状态分析；d)粗加工单元计算。

优选地，所述步骤a的三维设计模型参数包括实体模型与加工坐标系参数。

优选地，所述步骤b包括以下步骤：b1)槽腔特征自动识别；b2)槽腔特征类型分析。

优选地，所述步骤b1)槽腔特征自动识别的具体方法为：采用属性邻接图定义槽腔特征，基于图匹配的方法实现槽腔特征的自动识别。

优选地，所述步骤b2)槽腔特征类型分析的具体方法为：根据槽腔特征的底面与侧面子特征数量，以及子特征之间拓扑邻接关系实现槽腔分类识别。

优选地，所述步骤b2中的槽腔特征类型包括含有至少一个槽腔底面型、多个槽腔侧面互不邻接型、槽腔侧面规则型以及槽腔侧面不规则型中一种或者几种的结合。

优选地，所述步骤d中的加工单元的切削状态分析包括以下步骤：c1)轮廓导动元、岛屿导动元与约束面等加工单元基本参数的构建；c2)刀具轴向的实际最大切深使用率分析。

优选地，步骤c1的具体方法为：计算分层平面与实体模型的求交结果，其求交结果是零件或毛坯的截平面区域，将该截平面区域称为交面，并将分层平面与零件和毛坯的交面分别称为零件交面和毛坯交面，然后提取零件交面和毛坯交面分别作为轮廓导动元、岛屿导动元，并将分层平置为约束面；

步骤c2的具体方法为：依次提取加工单元的约束面参数信息，判断加工单元的切深深度与刀具最大可行切深的关系，判断实际切深是否等于最大可行切深；若相等，则切削状态置为满刀切削，否则置为非满刀切削。

优选地，所述步骤d针对含有多个槽腔底面型的槽腔采用最大切深驱动的加工单元重构方法。总结上述描述，本发明的一种面向复杂槽腔特征的加工单元计算方法，为结构件数控加工自动编程提供基础技术支持，属于数字化制造与三维快速工艺设计技术领域，获得了以下技术效果：

1、本发明将复杂槽腔特征进行了分类，通过加工单元构建与验证了分类的可行性与必要性；

2、本发明实现了最大切深驱动的加工单元计算方法，最大程度利用刀具的最大加工能力，在不改变加工制造资源的情况下提高复杂槽腔特征的粗加工效率。

附图说明