一种基于工艺信息挖掘的型腔特征加工刀具选择方法技术

本发明专利技术针对现有型腔特征加工刀具选择方法存在的粒度粗、经验依赖性大以及工艺属性关联性弱等技术问题，提出了一种基于工艺信息挖掘的型腔特征加工刀具选择方法，属于刀具选择方法领域，本方法首先采用中轴变换作为型腔特征刀具轨迹，分析中轴变换与数控加工过程的映射机理；然后，依据数控加工规则，挖掘直观、具有典型性的工艺信息，包括容许刀具集、退刀次数、有效切削面积等；最后，构建多目标优化模型及备选刀具有向图，采用混合优化算法求解，获得最优加工刀具序列。本发明专利技术实用性强，提高了刀具选择的智能化水平和可靠性，且计算效率较高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工艺信息挖掘的型腔特征加工刀具选择方法


[0001]本专利技术涉及一种刀具选择方法，特别涉及一种基于工艺信息挖掘的型腔特征加工刀具选择方法。

技术介绍

[0002]文献“模具型腔数控加工计算机辅助刀具选择研究，计算机集成制造系统，Vol.10，No.2，pp.226
‑
229，2004”公开了一种型腔加工刀具选择方法。该方法首先归纳总结了型腔各加工阶段刀具选择的原则与方法，即粗加工尽量快速去除大部分材料，半精加工主要去除粗加工遗留下来的台阶，精加工需要保证零件尺寸精度满足要求；然后，依据工序类型及型腔的几何形状确定刀具类型，如粗加工采用平底铣刀，半精加工采用球头铣刀等；最后，基于型腔实体分层、合并原理，以总体加工效率为目标选择最优刀具组合。但是，该文献所述方法主要通过分析模具型腔的几何形状参数进行刀具选择，未能有效关联刀具实际切削运动过程及其数控工艺内涵要素(刀具直径、刀轨、进退刀数量等)，导致选择的刀具粒度粗、工艺实用性不高，难以有效支撑生产车间的数控加工工艺设计。
[0003]型腔特征的中轴变换具有特殊性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工艺信息挖掘的型腔特征加工刀具选择方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：计算与型腔特征边界曲线相切的全体内切圆的圆心依次相连接形成的连续曲线和直线集合，将所述连续曲线和直线集合定义为型腔特征的中轴线；步骤2：根据所述全体内切圆的最大直径和最小直径，以无干涉地完成特征区域的整体粗加工为目标，确定刀具的最大直径和最小直径，根据刀具的最大直径和最小直径得到容许刀具集；步骤3：根据局部内切圆的圆心连成的连续曲线或直线确定有效刀具路径，根据有效刀具路径的数量得到退刀次数；通过OpenGL接口函数计算单把刀具沿每一条有效刀具路径切割得到的有效切削面积，将沿每一条有效刀具路径切割得到的有效切削面积求和，得到单把刀具的整体有效切削面积；步骤4：将当前加工中心中可选刀具集与容许刀具集求交集，再加上直径最小的刀具，得到备选刀具集，以按顺序选用最优刀具集内刀具进行加工时总体有效切削面积最大同时总体退刀次数最少为目标，使用混合蚁群模拟退火算法优化备选刀具集，得到最优刀具集。2.根据权利要求1所述的基于工艺信息挖掘的型腔特征加工刀具选择方法，其特征在于，步骤1具体为：根据中轴变换，计算与型腔特征边界曲线相切的全体内切圆圆心坐标O
i
(x
i
,y
i
)及直径d
i
，将全体内切圆圆心依次相连接形成连续曲线和直线集合，将所述连续曲线和直线集合定义为型腔特征的中轴线P，表示为：其中，M为全体内切圆数量，O
i
(x
i
,y
i
)为全体内切圆中第i个内切圆的圆心坐标，d
i
为第i个内切圆的直径，圆心坐标和内切圆的直径由中轴变换方程计算得到。3.根据权利要求1所述的基于工艺信息挖掘的型腔特征加工刀具选择方法，其特征在于，步骤2具体为：计算最大刀具直径D
L
：D
L
＝int(d
max
‑
2δ)式中，int()为取整函数，d
max
为全体内切圆的直径的最大值，δ为粗加工余量；计算最小刀具直径D
S
：D
S
＝int(d
min
‑
2δ)式中，d
min
为全体内切圆的直径的最小值；型腔特征所有可行刀具集合定义为容许刀具集A(F)
T
，表示为：A(F)
T
＝{D
q
|D
q
＝D
L
‑
q,q＝0,1,2,3...,(D
L
‑
D
S
)}式中，D
q
为容许刀具集中的刀具的直径。4.根据权利要求1所述的基于工艺信息挖掘的型腔特征加工刀具选择方法，其特征在于，步骤3具体为：直径不小于(D
q
+2δ)的一系列局部内切圆{ω(O
k
(x
k
,y
k
),d
k
)|d
k
≥D
q
+2δ,0≤k≤K}，K为局部内切圆的数量，d
k
为局部内切圆的直径，所述局部内切圆的圆心{O
k
(x
k
,y
k
)}按顺序依次连接形成的一条连续曲线或直线，其中D
q
为容许刀具集中的刀具的直径，δ为粗加工余量；
将所述连续曲线或直线作为容许刀具集中直径为D
q
的刀具的一条有效刀具路径L
j
(D
q
)(0≤j≤Q)，其中Q为刀具切削过程中产生的有效刀具路径数量；通过OpenGL接口函数计算半径为D
q
的刀具沿有效刀具路径L
j
(D
q
)的有效切削面积S
j
(D
q
)；直径为D
q
的刀具的整体有效切削面积S(D
q
)为：式中，N(D
q
)为退刀次数。5.根据权利要求1所述的基于工艺信息挖掘的型腔特征加工刀具选择方法，其特征在于，步骤4包括：步骤4.1：当前加工中心中可选刀具集为A(F)
C
，得到备选刀具集T
C
＝D
S U(A(F)
T
∩A(F)
C
)＝{D1,D2,
…
,D
i
,
…
,D
S
}，式中D
S
为最小刀具直径，A(F)
T
为容许刀具集，D
i
为备选刀具集中的刀具的直径；将刀具直径按从大到小的顺序排序：D1>D2>
…
>D
i
…
>D
S
步骤4.2：建立备选刀具...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐昌鸿，李转，张树生，黄瑞，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
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