[发明专利]面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法及其应用

说明书

面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法及其应用，用于数控机床，包括如下加工步骤：(1)于数控系统中构建三角网格曲面的等距偏置面；(2)截平面求取交点并沿截平面方向上样条曲线插值；(3)垂直面求取交点并沿垂直面方向上样条曲线插值；(4)生成并输出加工曲面工件的刀位轨迹；(5)将工件放入加工台，通过夹具定位固定；(6)由刀库出刀对刀，定位加工起点位置；(7)球头刀具依获得的刀位轨迹，进行加工。本发明提出的面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法并应用于数控机床，使所述三角网格曲面工件的加工避免出现沿垂直于截平面方向的光滑问题，加工方便，操作简单，提高三角网格曲面工件的加工质量和精度。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法及其应用。

背景技术

目前，曲面的三角网格模型表达已非常普遍，并被广泛应用于快速成型制造中。其中，CL路径法是目前常用的三角网格模型刀具轨迹生成方法之一。该方法适用于数控机床中的球头刀具的加工，其主要操作是通过构造加工曲面的等距偏置面，再用截平面求取偏置面的刀位点，并插值生成刀位轨迹，用于数控机床的数控加工。

但当前的CL路径法仅对截取的刀位点沿截平面平行方向进行样条曲线的拟合插值，使生成的刀位轨迹加工的曲面工件可沿截平面平行方向光滑连续，但当前的CL路径法的刀位点都是直接取在偏置三角网格模型的边上，存在着逼近误差，并且在垂直于截平面方向上刀位轨迹并无任何处理，即CL路径法缺少沿垂直于截平面方向的光滑处理，因此在该方向上刀位轨迹为折线连接形式，经生成的刀位轨迹加工得到的曲面工件表面会有尖边，导致数控机床的加工精度低、加工效率低和加工质量问题等不足。

发明内容

本发明的目的在于提出使加工的曲面工件表面光滑连续的面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法。

本发明的另一个目的在于提出一种双向插值法加工曲面工件的数控机床。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法，用于数控机床，包括如下加工步骤：

(1)于数控系统中构建三角网格曲面的等距偏置面；

(2)截平面求取交点并沿截平面方向上样条曲线插值；

(3)垂直面求取交点并沿垂直面方向上样条曲线插值；

(4)生成并输出所述球头刀具的加工曲面工件的刀位轨迹；

(5)将工件放入加工台，通过夹具定位固定；

(6)由刀库出刀对刀，定位加工起点位置；

(7)所述球头刀具依步骤(4)获得的刀位轨迹，于加工台上进行三角网格曲面工件的加工，获得成品。

进一步说明，所述截平面求取交点是以一系列截平面与所述等距偏置面相交，求取平面与面片棱边的交点。

进一步说明，所述垂直面求取交点是以一系列垂直于截平面的垂直面对所述截平面平行方向插值得到的样条曲线进行二次截面求取交点。

进一步说明，所述生成的刀位轨迹通过NC代码输出，控制所述球头刀具对所述三角网格曲面工件的加工。

一种双向插值法加工曲面工件的数控机床，包括加工台、球头刀具和数控系统，所述数控系统设置有控制所述球头刀具刀位轨迹的双向插值法子系统，所述球头刀具由所述数控系统控制其对三角网格曲面工件加工；

所述双向插值法子系统是通过CL路径法构建三角网格曲面的等距偏置面、截平面以及垂直于截平面的垂直面，并对截平面和垂直面截取的交点分别进行沿截平面平行方向和截平面垂直方向的样条曲线插值形成拟合曲线，生成刀位轨迹。