[发明专利]一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，用于飞机结构件腹板的快速编程，属于飞机数字化制造技术领域。

背景技术

大型整体结构件中存在大量的腹板面，这些特征精加工编程时需要进行大量的交互式操作，包括几何元素的构建，操作步参数的设置。为此，亟需提高飞机结构件腹板编程的自动化水平，而腹板加工单元自动构造是自动生成腹板加工操作的关键。

发明内容

本发明提供一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，该方法可用于自动构造腹板特征的加工导动元，并将其作为型腔加工操作的导动元素，生成的刀轨能保证腹板特征被有效加工，避免腹板加工产生残留、干涉及过切等问题。

本发明主要思想是通过整体延拓腹板面的边界，再通过硬边界进行约束，避免加工时产生过切，保证软边界的每一点均可加工。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的；

一种基于边界延拓的腹板加工单元自动构造方法，其主要步骤如下：

(1)边界拓展：将腹板面的内环和外环均向腹板面外侧偏置一个刀具直径，形成新的内环与外环，由这些新环构成新的待加工区域，实现腹板面的延拓；

(2)硬边界约束：利用腹板所在的型腔边界对延拓后的腹板面，进行约束，防止在型腔的硬边界产生过切；

(3)面域组合：处于同一底面高度，可能存在多个腹板面，经过延拓后，两两间可能存在相交，合并这些延拓后的面域，避免重复加工；

(4)加工单元构造：将加工导动元与切削参数、进退刀参数进行组合，形成加工单元。

所述的步骤(1)边界拓展的具体步骤如下：

已知刀具t，半径为r_t，腹板面域w＝(l_o,{l_i1,l_i2,…,l_in})，其中l_o为w的外环，l_i1,l_i2,…,l_in均为w的内环。将l_o,l_i1,l_i2,…,l_in按照序列构造成多条基线链，设为E_b1,E_b2,…,E_bn，其中E_b1中线段序列为逆时针存储，E_b2,…,E_bn中线段序列为顺时针存储，n为内环个数；

(1.1)外环l_o延拓：以半径r'＝2r_t的刀具滚圆，放置于基线链E_b1的右侧并按逆时针滚动，形成距线链E_d1；

(1.2)内环l_i1,l_i2,…,l_in延拓：与外环延拓相似，以半径r'＝2r_t的刀具滚圆，分别放置于基线链E_b2,…,E_bn的右侧并按顺时针滚动，生成的距线链序列为E_d2,E_d3,…,E_dm，m>0，由于可能产生自交与退化，距线链序列中距线链的个数m不一定等于基线链个数n；

(1.3)面域重构：以E_d1为外环，E_d2,E_d3,…,E_dm为内环，构建延拓面域f_v，实现面域f的重构。

所述的步骤(2)硬边界约束符合如下规则：

设，在给定刀具、轮廓边界和岛屿边界前提下，刀具可加工的一系列互不相交的面域称为可工面域集，表示为F_a；