[发明专利]面向三角网格曲面数控加工的刀位点求取方法及其应用

说明书

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。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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，本发明采用以下技术方案：

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；