[发明专利]飞机复杂结构件平面轮廓数控加工距线计算方法

说明书

技术领域

本发明是一种飞机复杂结构件平面轮廓数控加工距线(刀轨)计算方法，用于飞机复杂构件数控加工中加工刀轨的计算，为专业化、智能CAD/CAPP/CAM集成系统“飞机复杂构件快速数控加工准备系统”提供刀轨计算中的距线计算，属于飞机数字化数控编程技术领域。

背景技术

计算机、编程以及高速切削加工等数控相关技术的快速发展与广泛应用推动了飞机结构件制造技术的发展，现代飞机普遍采用性能优越的整体薄壁结构件(范玉青.航空宇航制造工程[M].重庆：重庆出版社，2001)。刀具轨迹的生成是数控加工技术中最重要也是研究最为广泛的内容。因此，研究和开发飞机复杂结构件平面轮廓数控加工距线(刀轨)计算方法，对于提高数控编程智能化水平、实现飞机复杂结构件高效高质的制造具有重要意义。数控加工中刀具距线的计算是刀轨计算中非常重要的内容，通过距线的计算可以得到刀具端面中心的轨迹，实现数控加工走刀轨迹的仿真与优化，有效地提高数控编程的智能化水平。如何得到有效的刀轨距线是数控加工中一个急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种飞机复杂结构件平面轮廓数控加工距线(刀轨)计算方法，可根据数控加工时刀轨触线计算出加工时刀具端面中心轨迹，实现数控编程的智能化，从而提高数控加工效率。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种飞机复杂结构件平面轮廓数控加工距线计算方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)距线计算，包括：

a触边距线计算：根据刀轨加工时的触边计算相应的距线段；

b凸基点距线计算：根据触线链上的凸顶点计算相应的距线圆弧；

c跨弧距线计算：根据触线链中的有效跨弧计算相应的距线；

2)距线链构造，根据首位关系，依次选择各段距离，构造相应的距线链。

所述的触边距线计算满足下列条件：

(1)若触边为直线段，则距线段亦为直线段，且与触边等长、平行，两线段之间距离等于滚圆的半径。距线与滚圆位于触边的同侧；

(2)若触边为圆弧，滚圆在触边圆弧外侧，则距线亦为圆弧，且触边圆弧和距线圆弧同心，距线圆弧半径等于触边圆弧半径与滚圆半径之和，距线圆弧与触边圆弧有相同的扇形角度；

(3)若触边为圆弧，滚圆在圆弧内侧且滚元直径小于圆弧直径，则距线亦为圆弧，且触边圆弧和距线圆弧同心，距线圆弧半径等于触边圆弧半径与滚圆半径之差，距线圆弧与触边圆弧有相同的扇形角度；

(4)若触边为圆弧，滚圆在圆弧内侧且滚元直径等于圆弧直径，则距线退化为一个点；

(5)若触边为圆弧，滚圆在圆弧内侧，触边圆弧的直径必定不小于滚元直径。

所述的凸基点距线计算满足下列条件：

触线链中的顶点分为：凸基点和平基点，对于触线链中的平顶点，其距线退化为一点；对于凸顶点，其距线为一段以凸顶点为圆心、以滚圆大小的二分之一为半径的一段圆弧；圆弧的角度确定如下：圆弧的起点与圆心的连线垂直于以凸顶点为终点的触线在终点处的切矢，圆弧的终点与圆心的连线垂直于以凸顶点为起点的触线在起点处的切矢。

所述的跨弧距线计算满足下列条件：

跨弧方向为正时表示跨弧从触点逆时针过渡到碍点；跨弧半径方向为负时表示跨弧从触点顺时针过渡到碍点；

若将每一段跨弧看做一段圆弧线段，其半径大小等于滚圆大小的二分之一，故跨弧相应的距线均退化为一点。的半径大小为滚圆大小的二分之一，跨弧半径方向有正负，跨弧半径

距线链构造满足下列条件：

(1)：一条触线链有且仅有一条距线链与之对应；

(2)：触线与距线为等距偏置线。即触线上点/弧到距线上相应的点/弧距离相等。

所述的距线链构造过程如下：

(1)依次提取触边距线和凸基点距线，存入缓存边表中；

(2)提取和删除当前缓存边表中的第一条边，以此边作为当前边和新构造距线链的首边；

(3)从缓存边表中搜索和删除当前边的后续边，插入到当前距线链的末尾位置中；

(4)以此后续边为当前边，重复(3)，直到缓存边表结束。

本发明的有益效果：本发明提供的飞机复杂结构件平面轮廓数控加工距线(刀轨)计算方法，可根据数控加工刀轨触线计算出加工时刀轨距线，有效地解决了数控自动编程中刀具端面中心轨迹的求解问题，显著提高了数控程序编制效率与加工效率，对于智能数控加工编程的实现具有重要意义。

附图说明

图1为距线计算总流程图；