[发明专利]工件五轴加工过程模型构建方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及一种工件五轴加工过程仿真方法，特别涉及一种工件五轴加工过程模型构建方法。

背景技术

近年来，五轴加工是复杂曲面类零件制造的首选方式，五轴加工几何仿真是数控加工仿真研究的热点。目前加工几何仿真方法主要有直接实体建模法、离散矢量求交法和空间分割表达法三种。

文献“Sang-Kyu Lee,S.-L.K.,Development of simulation system formachining process using enhanced Z map model[J].Journal of MaterialsProcessing Technology,2002.130–131:p.608-617.”公开了一种用增强型Z映射算法进行铣削作业仿真的新方法，该方法首先从NC代码中提取所需的几何信息，节奏用计算机图形学中最常见的反混叠方法对提取的几何信息进行采样，然后对毛坯进行网格划分为基本元素，最后将用基本元素集表示的毛坯与刀具扫描体进行求交运算得到加工过程中的零件模型。该方法计算简单，仿真效率高，主要用来验证数控程序，但是难以获得五轴加工过程中高精度工件几何数据。当前，研究人员在进行加工过程中的物理仿真研究时，需要加工过程中的工件几何信息，而现有的物理仿真研究中是用设计模型代替加工过程的几何模型进行计算，导致物理仿真结果不准确。随着当前工程领域对零件制造要求的提高，利用该文献中提出仿真方法，计算加工过程几何模型的精度以及难以满足当前工程技术的需求。

发明内容

为了克服现有工件五轴加工过程仿真方法精度差的不足，本发明提供一种工件五轴加工过程模型构建方法。该方法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。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种工件五轴加工过程模型构建方法，其特点是包括以下步骤：

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,...,t_i,...,t_n,1}，i＜n,0≤t_i≤1。

步骤二、依据经典的包络理论建立0到t_i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、......、T_m}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、......、S_n}组成。其中，n≥1。