面向三角网格曲面数控加工的刀位点求取方法及其应用，用于数控机床，包括如下加工步骤：(1)于数控系统中构建偏置三角网格模型；(2)对偏置三角网格面上的有效顶点进行三维样条曲线插值，拟合轮廓曲线；(3)使用截平面与所述拟合轮廓曲线求交，获得刀位点；(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。本发明专利技术提出的面向三角网格曲面数控加工的刀位点求取方法，并运用于数控机床，可有效求取无精度损失的刀位点，避免三角网格模型逼近误差的影响，生成有效的刀位路径，提高数控机床的加工精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械加工
，尤其涉及面向三角网格曲面数控加工的刀位点求 取方法及其应用。
技术介绍
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， 用于数控机床的数控加工中。 三角网格模型是通过一系列连接的三角网格面片来表达实体模型外形，与目前常 用的参数模型不同。三角网格模型在外形轮廓的表达上存在着精度损失，即存在逼近误差 a，如图4所示，而目前的CL路径截面法截取的交点在三角网格面片的边上，如图5所示，由于 受三角网格模型的逼近误差影响，交点与有效点间存在着逼近误差，且目前的CL路径截面 法直接使用截面交点作为刀位点，会影响三角网格模型的加工精度。 CL路径法的主要思想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，如图2所示，该方法的主要操作为:偏置三角网格模型，截平面求取交点，样条曲 线插值，刀位路径生成。因此现有的CL路径法存在着精度问题，由CL路径法生成的刀具的刀 位轨迹则存在误差，导致数控机床去曲面工件的加工精度低、加工效率低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种无精度损失的适用于三角网格曲面刀位轨迹生成的 刀位点求取方法。 本专利技术的另一个目的在于提出一种适用于加工曲面工件的数控机床。 为达此目的，本专利技术采用以下技术方案： 面向三角网格曲面数控加工的刀位点求取方法，用于数控机床，包括如下加工步 骤： (1)于数控系统中构建偏置三角网格模型； (2)对偏置三角网格面上的有效顶点进行三维样条曲线插值，拟合轮廓曲线； (3)使用截平面与所述拟合轮廓曲线求交，获得刀位点； (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，于加工台上进行曲面工件的加工， 获得成品。 进一步说明，所述有效顶点的求取是通过垂直面求取的每个交点都有位于同一条 边上的两个顶点，根据距离公式比较所述交点与顶点的距离，并选取距离较小的顶点。 进一步说明，所述有效顶点还经过排序和判断，将选取的顶点沿垂直面的方向排 序，并对排序的顶点进行判断，去掉样条曲线无法有效插值的顶点。 进一步说明，所述对排序顶点的判断包括如下步骤： (1)选取两个相邻的顶点； (2)设定允许的相邻顶点与垂直面的角度； (3)计算相邻两顶点连线与垂直面的角度，若在允许的角度范围内，则当前的两顶 点之间符合插值要求，否则需要删除其中一个不适合的顶点； (4)对于选择要删除的顶点，需利用与该两顶点相邻的顶点，比较两顶点与相邻顶 点的距离之和，删除距离较大的顶点。 -种适用于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的刀位轨迹的刀位点求取子系统，所述球头刀具由所述数 控系统控制其对曲面工件的加工；所述刀位点求取子系统是通过构建偏置三角网格模型，对偏置三角网格面上的有 效顶点进行三维样条曲线插值，拟合出有效的参数曲面模型轮廓曲线，再使用截平面截取 所述拟合轮廓曲线上的交点，作为刀位点生成刀位轨迹。进一步说明，所述刀位点求取子系统操作步骤如下： (1)构建偏置三角网格模型； (2)求取垂直面:选取与截平面垂直的一系列垂直面； (3)垂直面求取交点：将单个垂直面与偏置三角网格模型求交，截取出垂直面的交 点，即所述交点位于三角网格的边上； (4)顶点求取:垂直面求取的每个交点都有位于同一条边上的两个顶点，根据距离 公式比较所述交点与顶点的距离，并选取距离较小的顶点； (5)顶点排序:将步骤(3)中选取的顶点沿垂直面的方向排序； (6)判断有效顶点:对排序的顶点进行判断，去掉样条曲线无法有效插值的顶点； (7)样条曲线插值:通过以上步骤得到的垂直面的有效插值顶点，进行样条插值拟 合，得到当前垂直面的拟合轮廓曲线； (8)截面求取交点：使用截平面与所述拟合轮廓曲线求交，即可获得有效的刀位 点。进一步说明，所述步骤(6)中的判断有效顶点具体操作如下： (1)选取两个相邻的顶点； (2)设定允许的相邻顶点与垂直面的角度； (3)计算相邻两顶点连线与垂直面的角度，若在允许的角度范围内，则当前的两顶 点之间符合插值要求，否则需要删除其中一个不适合的顶点； (4)对于选择要删除的顶点，需利用与该两顶点相邻的顶点，比较两顶点与相邻顶 点的距离之和，删除距离较大的顶点。 进一步说明，所述垂直面的间距相等，且垂直面间距大于三角网格最大边长的1.5 倍。本专利技术的有益效果:本专利技术通过设置所述刀位点求取子系统，利用所述刀位点求 取子系统来有效生成所述球头刀具对曲面工件加工的刀位点，生成刀位轨迹，实现数控机 床有效的数控加工，所述刀位点求取子系统能够有效求取无精度损失的刀位点，避免了三 角网格模型逼近误差的影响，从而生成有效的刀位路径，提高了数控机床的加工精度。【附图说明】 图1是本专利技术一个实施例的一种适用于加工三角网格曲面工件的数控机床系统框 架图； 图2是本专利技术一个实施例的CL路径法的操作流程图；图3是本专利技术一个实施例的刀位点求取子系统的操作流程图； 图4是本专利技术一个实施例的三角网格模型的逼近误差示意图； 图5是本专利技术一个实施例的CL路径法的精度损失示意图； 图6是本专利技术一个实施例的截平面与垂直面的示意图； 图7是本专利技术一个实施例的有效顶点的示意图。其中，逼近误差a，垂直面b，三角网格c，截平面d，参数曲面S，有效交点p。【具体实施方式】 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本专利技术的技术方案。 面向三角网格曲面数控加工的刀位点求取方法，用于数控机床，包括如下加工步 骤： (1)于数控系统中构建偏置三角网格模型； (2)对偏置三角网格面上的有效顶点进行三维样条曲线插值，拟合轮廓曲线； (3)使用截平面与所述拟合轮廓曲线求交，获得刀位点； (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，于加工台上进行曲面工件的加工， 获得成品。本专利技术提出的面向三角网格曲面数控加工的刀位点求取方法，通过以上加工步 骤，获得高精度的刀位轨迹，使所述数控机床有效控制所述球头刀具对所述曲面工件的加 工，提高了对曲面工件的加工效率和加工精度，使数控机床的加工更加简便，操作简单，适 应性强。 进一步说明，所述有效顶点的求取是通过垂直面求取的每个交点都有位于同一条 边上的两个顶点，根据距离公式比较所述交点与顶点的距离，并选取距离较小的顶点。 对有效顶点的求取的准确度，影响着最后生成的刀位轨迹的精度，通过垂直面求 取的每个交点都有位于同一条边上的两个顶点，根据距离公式比较所述交点与顶点的距 离，并选取距离较小的顶点，使所选取的顶点在最小的误差范围内。 进一步说明，所述有效顶点还经过排序和判断，将选取的顶点沿垂直面的方向排 序，并对排序的顶点进行判断，去掉样本文档来自技高网...
【技术保护点】
面向三角网格曲面数控加工的刀位点求取方法，其特征在于：用于数控机床，包括如下加工步骤：(1)于数控系统中构建偏置三角网格模型；(2)对偏置三角网格面上的有效顶点进行三维样条曲线插值，拟合轮廓曲线；(3)使用截平面与所述拟合轮廓曲线求交，获得刀位点；(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，于加工台上进行曲面工件的加工，获得成品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高健，文豪，张亚利，邓海祥，汤晖，陈云，贺云波，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。