【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硬质合金刀具断屑槽加工制造，尤其涉及一种硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法及系统。
技术介绍
1、在硬质合金刀具制造过程中，断屑的处理控制是设计、加工的难点，合金材料始终面临切屑难以折断、切屑缠绕的问题，这是制约刀具整体性能的痛点之一，很大程度上影响刀具寿命、生产效能甚至人员安全。从加工角度来讲，断屑槽具有形状复杂、加工区域细小等特点，同时刀具材料多为铝合金、钛合金等硬质材料，对其加工制造技术形成了挑战。
2、当前硬质合金刀具的断屑槽加工方法以激光加工为主，主要的加工设备为数控工作台配合振镜。然而，目前尚缺乏面向断屑槽振镜加工的数控编程方法，导致断屑槽数控加工程序编制自动化程度低、对复杂形状断屑槽的适应性差。因此，需要研究一种针对性的数控编程策略，提高断屑槽的加工效率。
3、现有技术采用通用的平面定轴铣削策略进行替代，这种方法存在以下缺点：(1)采用振镜加工断屑槽需要在铣削层间不断改变刀路方向，导致编程时只能逐层编制，效率不高；(2)需要对进退刀进行处理，而振镜只存在激光的开闭，因此会消耗大量刀路规划时间并生成冗余刀路。
技术实现思路
1、为此，本专利技术实施例提供了一种硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法及系统，用于解决现有技术中硬质合金刀具断屑槽的振镜加工数控编程效率低、适应性差的问题。
2、为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，所述方法包括：
3、s1：获取硬质合金刀具断屑槽的加工几
4、s2：基于硬质合金刀具断屑槽的加工几何模型，对加工区域的曲面进行三角网格剖分；
5、s3：计算全局进刀点；
6、s4：计算当前层刀路方向角度；
7、s5：判断当前层到终止平面的平面距离是否大于等于一层切深距离，如果是，则将切深起始平面沿刀轴反向偏置一层切深距离得到当前加工分层面，如果否，则将总切深终止平面作为当前加工分层面；
8、s6：通过当前加工分层面与加工区域三角网格求交得到加工区域轮廓；
9、s7：在加工区域轮廓内求之字形平行刀路；
10、s8：判断是否存在有效刀路，如果是，则执行步骤s4，如果否，则完成加工。
11、优选地，步骤s2中，基于硬质合金刀具断屑槽的加工几何模型，对加工区域的曲面进行三角网格剖分的方法具体包括：
12、s21：在硬质合金刀具断屑槽的加工几何模型中，遍历构成型腔的所有曲面；
13、s22：对于单个曲面，将其映射到uv参数空间；
14、s23：在uv参数空间内遍历构成曲面的所有曲线，并对曲线进行离散；
15、s24：在uv参数空间内进行二维delaunay三角剖分；
16、s25：检查剖分结果中所有三角形在几何中心处与原曲面的距离是否符合弦高误差，如果符合，则将剖分结果通过参数方程映射回三维空间，如果不符合，则执行步骤s21，在本次剖分结果的基础上插入新的点，进一步离散所有曲线。
17、优选地，曲线离散的数量由转角误差和弦高误差两个参数控制，分别限制离散的多段线端部与切线的夹角以及与曲线的最大距离。
18、优选地，步骤s3中，计算全局进刀点的方法为：
19、根据刀轴方向得到断屑槽模型的方向包围盒，将方向包围盒与刀轴垂直的表面的几何中心作为每层的进刀点。
20、优选地，加工几何模型的方向包围盒获取方法具体包括：
21、步骤一：遍历加工几何模型拓扑，获取其所有顶点的坐标；
22、步骤二：构建这组样本的协方差矩阵：
23、
24、式中，表示样本x的数学期望，此处为均值；表示样本y的数学期望，此处为均值；表示样本z的数学期望，此处为均值；xi表示样本x中的第i个变量的取值；yi表示样本y中的第i个变量的取值；zi表示样本z中的第i个变量的取值；n表示样本x及y的变量个数。
25、步骤三：求协方差矩阵的特征向量e1,e2,e3并归一化，作为新向量空间的一组基；
26、步骤四：通过以下公式：
27、
28、将原样本点映射到新的向量空间下，求轴排列包围盒，再将其顶点坐标映射回原坐标系下；
29、式中，均表示向量空间。
30、优选地，加工分层面、加工区域及单层加工区域轮廓的确定方法为：
31、加工分层面：通过用户定义的切深范围得到加工的起始平面和终止平面，将起始平面按照层切深为步长向终止平面逐步偏置即得到全部的加工分层面；
32、加工区域：型腔边界曲面与一个加工分层面的相交曲线形成的多边形即为这个加工分层面的加工区域；
33、单层加工区域轮廓：使用三角网格与平面的二维相交轮廓对加工区域进行近似，将求交得到的多边形向内偏置一个刀具半径的距离得到刀心点的极限位置轮廓，即单层加工区域轮廓。
34、优选地，三角网格与平面进行求交的方法具体包括：
35、a.遍历三角网格中的所有三角形；
36、b.对于单个三角形，如果其三个顶点均在平面一侧，则没有交点，直接跳过；否则，遍历其三条边，分别与平面求交点；
37、c.对于某一条边，如果它与平面平行，直接跳过；否则，通过以下公式进行线段与平面的求交计算：
38、
39、如果0≤st≤1则表示存在交点，可通过以下公式
40、
41、确定交点的位置；否则不存在交点；
42、式中，p0、p1分别表示线段的起点和终点，v0表示平面上任一点，表示平面的法向量，表示v0到p0的向量，表示线段的方向向量。
43、优选地，在步骤s4中，计算当前层刀路方向角度的方法为：
44、根据用户设置的初始刀路角度和刀具角度切深方向增量算出当前层的刀路角度；将与当前加工分层面局部坐标系x轴正方向的夹角为当前层刀路角度的方向作为主方向，与之垂直的方向为副方向，其中，主方向为刀具的移动方向，副方向为平行刀路切宽的延伸方向。
45、优选地，在步骤s7中，在加工区域轮廓内求之字形平行刀路的方法为：
46、求当前层刀心点极限位置轮廓的包围广义长方形；作一条过包围长方形几何中心、沿主方向的线段，长度为包围长方形对角线长度的四倍，并以几何中心为中点；将此直线沿副方向及其反向分别按照切宽为步长进行平移，与轮廓相交且在轮廓内部的线段即为刀路；形成所有刀路线段后，将其首尾连接形成之字形刀路。
47、本专利技术实施例还提供了一种硬质合金刀具断屑槽的振镜加工系统，用于实现上述所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，所述系统包括：
48、加工几何模型获取模块，用于获取硬质合金刀具断屑槽的加工几何模型；
49、三角网格剖分模块，用于基于硬质合金刀具断屑槽的加工几何模型，对加工区域的曲面进行三角网格剖分；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，步骤S2中，基于硬质合金刀具断屑槽的加工几何模型，对加工区域的曲面进行三角网格剖分的方法具体包括：
3.根据权利要求2所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，曲线离散的数量由转角误差和弦高误差两个参数控制，分别限制离散的多段线端部与切线的夹角以及与曲线的最大距离。
4.根据权利要求1所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，步骤S3中，计算全局进刀点的方法为：
5.根据权利要求4所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，加工几何模型的方向包围盒获取方法具体包括：
6.根据权利要求1所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，加工分层面、加工区域及单层加工区域轮廓的确定方法为：
7.根据权利要求6所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，三角网格与平面进行求交的方法具体包括：
8.根据权利要求1所述的硬质合金刀具断屑槽的
9.根据权利要求1所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，在步骤S7中，在加工区域轮廓内求之字形平行刀路的方法为:
10.一种硬质合金刀具断屑槽的振镜加工系统，其特征在于，用于实现权利要求1至9任意一项所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，步骤s2中，基于硬质合金刀具断屑槽的加工几何模型，对加工区域的曲面进行三角网格剖分的方法具体包括：
3.根据权利要求2所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，曲线离散的数量由转角误差和弦高误差两个参数控制，分别限制离散的多段线端部与切线的夹角以及与曲线的最大距离。
4.根据权利要求1所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，步骤s3中，计算全局进刀点的方法为：
5.根据权利要求4所述的硬质合金刀具断屑槽的振镜加工方法，其特征在于，加工几何模型的方向包围盒获取方法具体包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：董天羽，凡刚，郑业，颜利军，
申请(专利权)人：苏州千机智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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