[发明专利]工件五轴加工过程模型构建方法

摘要

本发明公开了一种工件五轴加工过程模型构建方法，用于解决现有工件五轴加工过程仿真方法精度差的技术问题。技术方案是首先利用包络理论建立刀具扫描体模型，接着用一组平行平面截取刀具扫描体和毛坯，得到毛坯边界线和刀具扫描体包络线，然后将毛坯边界线和刀具扫描体包络线两两组合提取组成实时工件的曲线，最后将组成实时工件的曲线连接、放样得到实时工件的模型。本发明利用层切方法表示刀具扫描体和工件毛坯，简化了加工过程中工件几何模型求解过程，提高了工件加工的精度。

主权项

1.一种工件五轴加工过程模型构建方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、刀具由位置CL1运动到位置CL2的时间长度定为单位时间1，将单位时间离散为n个时刻{0,t1,...,ti,...,tn,1}，i＜n,0≤ti≤1；步骤二、依据经典的包络理论建立0到ti时间段的刀具扫描体，扫描体与一组平行且等距的平面M相交得到的截面线为刀具扫描体包络线，一个平面层上的刀具扫描体包络线由一个或多个封闭曲线{T1、T2、......、Tm}组成；其中，m≥1；步骤三、用步骤二中的平面M与工件毛坯相交得到毛坯的截面线为毛坯边界线，一个平面层上的毛坯边界线由一个或多个封闭曲线{S1、S2、......、Sn}组成；其中，n≥1；步骤四、判断毛坯边界线是内边界线还是外边界线，取s上任意一点p，若p位于剩余n‑1条边界线中某一条曲线的内部，则记为in；若p位于剩余n‑1条边界线中某一条曲线的外部，则记为out；若p位于n‑1条边界线中某条曲线上，则选择s上另一点进行同样的判断；s上点p与剩余n‑1条边界线相对位置判断完后，若in的个数为奇数，则s为内边界；若in的个数为偶数，则s为外边界；步骤五、每一个平面层中将毛坯边界线{S1、S2、......、Sn}与刀具扫描体包络线{T1、T2、......、Tm}进行两两组合，依据裁剪规则提取毛坯边界线上的有效曲线段；通过裁剪算法求出S1分别被T1、T2、......、Tm裁剪后的曲线段S1‑1、S1‑2、......、S1‑m，然后求出曲线段S1‑1、S1‑2、......、S1‑m的重合部分R1，R1就是最终要求的S1上组成工件实时边界的有效曲线段，用同样的方法求S2、......、Sn分别被T1、T2、......、Tm裁剪后的有效曲线段R2、R3、......、Rn；其中由总结的裁剪规则提取曲线段的结果如下：a.位于刀具扫描体包络线外的毛坯外边界线；b.位于刀具扫描体包络线外的毛坯内边界线；c.位于毛坯外边界线内的刀具扫描体包络线；d.位于毛坯内边界线外的刀具扫描体包络线；步骤六、每一个平面层中将毛坯边界线{S1、S2、......、Sn}与刀具扫描体包络线{T1、T2、......、Tm}进行两两组合，依据裁剪规则提取刀具扫描体的包络线上的有效曲线段；通过裁剪规则求出T1分别被S1、S2、......、Sn裁剪后的曲线段T1‑1、T1‑2、......、T1‑n，然后求出曲线段T1‑1、T1‑2、......、T1‑n的重合部分Q1，Q1就是最终要求的T1上组成工件实时边界的有效曲线段，用同样的方法求T2、T3、......、Tm分别被S1、S2、......、Sm裁剪后的有效曲线段Q2、Q3、......、Qm；步骤七、每一的平面层中将R1、R2、......、Rn、Q1、Q2、......、Qm按首尾连接的规则排序，得到工件实时边界曲线；曲线R1、R2、......、Rn、Q1、Q2、......、Qm中本身封闭的曲线为工件实时边界的一部分边界线；曲线R1、R2、......、Rn、Q1、Q2、......、Qm中未封闭的曲线段具有端点，将这些未封闭的曲线段按重合的端点进行分类排序，连接成一个或多个封闭的曲线，这些封闭的曲线为工件实时边界的另一部分边界线；步骤八、由步骤四到步骤七求得每一个平面层上的工件实时边界曲线，利用计算机放样技术构建ti时刻工件的实体。