[发明专利]产品的数控加工实时切削仿真方法

权利要求书

1.一种产品的数控加工实时切削仿真方法，其特征在于步骤依次为：1)根据离散精度将毛坯上表面离散成均匀点阵形成毛坯模型上表面节点，按照次序连接上表面节点建立三角网格曲面，毛坯下表面用一个四边形面片表示，将下表面边界按照离散精度离散成与上表面边界节点对应的节点，将上、下表面的边界节点连接形成表达毛坯模型侧面的三角网格；2)采用R^*-树建立毛坯模型上表面网格顶点的动态空间索引结构；3)根据被加工产品的刀轨段和刀具信息构造刀具扫掠体在XOY面内的投影区域，以该投影区域的轴向包围盒为切削区域，基于毛坯上表面网格顶点的动态空间索引结构，采用深度优先算法查询落入切削区域内的毛坯上表面网格顶点；4)将球头刀和平头刀看作是圆角刀的特例，采用圆角刀作为刀具统一表示形式构造刀具扫掠体，求解毛坯上表面网格模型的网格顶点被刀具扫掠体截取后所得的新顶点，以该顶点替换所截取的毛坯上表面网格模型的网格顶点，修改毛坯模型，实现切削效果的仿真显示。

2.如权利要求1所述的产品的数控加工实时切削仿真方法，其特征在于：步骤2)中，毛坯模型上表面网格顶点动态空间索引结构的结点包括索引结点和数据结点，索引结点包含根节点、内部结点和叶结点，采用k-means算法对毛坯上表面网格模型的网格顶点进行聚类划分，步骤具体是：①任意选取k个结点的轴向包围盒中心作为索引结点的初始分簇中心；②将每个非分簇中心索引结点插入到距其轴向包围盒中心最近的分簇中，并将分簇结果规范化为四维点对象p_i(x_i，y_i，z_i，r_i)，其中(x_i，y_i，z_i)为结点轴向包围盒中心坐标，r为结点轴向包围盒的外接球半径；③对于同簇结点中的N个索引结点，其四维标准化坐标为p_i(x_i，y_i，z_i，r_i)(i＝1，…，N)，将以r_i为权因子计算所得结点中心作为新分簇中心；④将新分簇中心和上一次分簇中心进行比较，如果相同则结束分簇，否则以新分簇中心代替原来的分簇中心，返回步骤②继续分簇。

3.如权利要求1所述的产品的数控加工实时切削仿真方法，其特征在于：步骤3)中，采用深度优先算法查询落入切削区域内的毛坯上表面网格顶点，方法具体是：首先查询毛坯上表面网格模型的网格顶点动态空间索引结构中根结点与切削区域之间的位置关系，若两者相交则逐个查询根结点中各子结点与切削区 域之间的位置关系，获取与切削区域相交的子结点，然后分别查询各相交子结点的子结点中与切削区域之间的位置关系，以此类推，最后，获取与切削区域相交的毛坯上表面网格模型的网格顶点动态空间索引结构数据结点，该数据结点中存储的毛坯上表面网格模型的网格顶点即为落入切削区域的网格顶点。

4.如权利要求1所述的产品的数控加工实时切削仿真方法，其特征在于：步骤4)中，毛坯上表面网格模型的网格顶点被刀具扫掠体截取后所得新顶点的求解方法具体是：首先根据落入切削区域内的网格顶点P在XOY面内的投影P′与刀轨段在XOY面内的投影AB之间的距离d，如果距离d大于刀具半径，则不改变该网格顶点坐标；否则，根据网格顶点P所处刀具扫掠体的区域，求解毛坯上表面网格顶点被刀具扫掠体截取后所得新顶点坐标。