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专利号: 2019113212330
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、获取异形轮廓自由曲面图形表面点云数据信息;

从STL文件中获得三维异形轮廓自由曲面图形表面点云数据,包括曲面表面数据点的三维坐标,存为点集Pobjs;

步骤2、确定异形轮廓自由曲面的u、v参数域;

根据点集Pobjs构成的三维网格曲面,确定异形轮廓自由曲面的在u、v方向的边界,其曲面较长边为u方向并将其作为产生刀具路径的方向即刀具进给方向,曲面较短边为v方向将其作为产生刀具间隔的方向即工件进给方向;

步骤3、离散u、v方向并进行非等参数化;

步骤4、非等参数刀具路径的产生;

步骤5、计算圆盘锯铣削加工的材料去除率。

2.根据权利要求1所述的圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法,其特征在于,所述步骤3中离散u、v方向并进行非等参数化,具体对于u方向采用圆盘锯下刀最短距离hmin产生的锯切弧区长度即 进行等距离散,对于v方向求取满足圆盘锯厚度aw所对应的不同△v值,包括如下步骤:

1)确定曲面参数域中u参数范围umin~umax,v参数范围vmin~vmax;确定工件进给方向的最大间隔△vmax,并初始化参数uj∈[umin,umax](j=1,2,3,...,n),vi∈[vmin,vmax](i=1,2,

3,...,m),△vj=△vmax;

2)判断uj是否在曲面边界范围内,若是,则以△vj作为刀具路径参数间距;否则记录该点的u、v参数坐标pj,i=p(uj,vi);

3)计算刀具进给方向相邻加工起始点的距离,首先保持刀具进给方向参数不变即仍为uj,工件进给方向以△vj为增量计算下一个v方向参数点即vi+1=vi+△vj;并判断工件进给方向参数vi+1是否超出其异形轮廓自由曲面边界范围,若是,则在刀路进给方向以△u为增量计算下一条工件进给方向的拟合曲线,同时将△vj存入集合V={△v1,△v2,...,△vj}中并更新参数vi=vimin,uj=uj+△u,返回2);否则记录该点的u、v参数坐标pj,i+1=p(uj,vi+1),并计算pj,i和pj,i+1两点间的距离d;

4)确定非等参数域的参数间隔,判断pj,i和pj,i+1两点间的距离d是否大于圆盘锯厚度aw,若是,则对刀路参数间隔进行非等参数化,即参数间隔在原有基础上缩小为原来的一半△vj=0.5*△vj,并返回3);否则,更新参数vi+1=vi,pj,i+1=pj,i,并返回3);

3.根据权利要求2所述的圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法,其特征在于,所述步骤4中非等参数刀具路径的产生,具体实现为:根据步骤3中所述集合V的参数间距确定相同△v所对应的u范围,如果△vk~△vk+h(k=1,2,...,j;h=1,2,...j-k)参数值相同且均为△vk,则表示在(umin+k*△u)~(umin+(k+h)*△u)的范围内应使用△vk的参数间距,然后以不同的参数间距所对应的u范围来产生在参数空间的刀具路径,最后将所产生的刀具路径头尾顺序相连接,得到参数空间规划好的非等参数刀具路径。

4.根据权利要求1-3之一所述的圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法,其特征在于,所述步骤5中计算圆盘锯铣削加工的材料去除率,具体实现为:计算圆盘锯铣削去除体积,铣削加工所用总时间得到异形轮廓自由曲面加工的材料去除率:其中V为圆盘锯铣削体积,T为圆盘锯铣削加工总时间,aw为圆盘锯厚度,ap为圆盘锯加工深度,Li为单条加工路径长度,m为加工路径总数量,vf为圆盘锯进给速度,n为进(退)刀次数,t为单次进(退)刀的时间。