[发明专利]一种三轴数控加工的加工域计算方法

说明书

本发明提供了一种三轴数控加工的可加工域计算方法，包括步骤：a)导入待加工工件的参数，所述参数包括工件实体模型和初始加工区域；b)针对所述初始加工区域，基于边的凹凸属性与面的体外法矢量提取所述实体模型上的分割边；c)判断所述初始加工区域是否存在所述分割边：若存在所述分割边，进入步骤d；否则，所述初始加工区域为可加工区域；d)对所述分割边进行界点计算，根据分割边的材料域属性提取有效界边；e)从步骤d获取的所述界点中提取外界点；f)通过分析外界点的可达性，基于具有可达性的所述外界点获取所述可加工区域和/或不可加工区域。

技术领域

本发明涉及一种区域计算方法，尤其涉及一种三轴数控加工的加工域计算方法。该方法为专业化、智能化CAD/CAPP/CAM集成系统“飞机复杂构件快速数控编程系统”提供基础技术支持，属于数字化数控编程技术领域。

背景技术

三轴加工广泛应用于飞机结构件的数控加工，如槽腔粗加工、腹板精加工与侧壁精加工等。目前，针对三轴数控加工的自动编程，仍然存在以下几个问题：1)截面法是3D型腔、曲面加工中常用的加工区域计算方法，该方法的前提是截面上的任意点均具有可加工性，当零件中存在闭角内陷等常见特征时可能产生过切问题。2)刀具路径轨迹规划方法通常直接基于特征的轮廓边界，采用直接偏置法、多边形剖分法以及Voronoi图法等生成刀具轨迹，由于无法保证特征表面处处具有可加工性，因此生成的刀具轨迹可能存在过切问题。

基于特征的自动编程技术目前广泛应用于飞机结构件与模具制造等领域，显著缩短零件制造准备周期并保证数控加工程序的质量。特征识别技术是数控加工自动编程技术的核心关键，自动地从实体模型中提取加工特征及其加工区域，为后续的刀具路径轨迹规划提供基础数据信息。但是，现有特征识别技术往往侧重于从实体模型的几何拓扑角度提取特征的加工区域，而较少结合工艺资源、特征所处全局空间考虑加工区域的可加工性问题。而且，未对加工区域的精确性进行分析，在可加工特征的数控加工过程中仍可能存在过切问题。因此，直接基于特征识别阶段所获取的三轴加工区域进行刀具路径轨迹规划，可能导致刀具加工过程中产生过切现象。例如，复杂飞机结构件槽腔加工、腹板加工过程中可能造成侧壁面上的闭角、内陷特征过切。

综上所述，针对存在内陷、闭角面及开闭角混合特征的飞机结构件，仍缺乏一种通用的加工区域精确计算方法。本发明提出的三轴数控加工的加工域计算方法能有效精确分割初始加工区域中的不可加工区域。根据边的材料域属性分析投影线段之间的关系，降低区域轮廓边界计算的复杂度，避免轮廓边界取舍出错。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种三轴数控加工的加工域计算方法，包括步骤：

a)导入待加工工件的参数，所述参数包括工件实体模型和初始加工区域；

b)针对所述初始加工区域，提取所述实体模型上的分割边；

c)判断所述初始加工区域是否存在所述分割边：若存在所述分割边，进入步骤d；否则，所述初始加工区域为可加工区域；

d)对所述分割边进行界点计算，提取有效界边；

e)从步骤d获取的所述界点中提取外界点；

f)基于所述外界点获取所述可加工区域和/或不可加工区域。

优选地，所述步骤b包括以下步骤：b1)从所述实体模型上提取约束面；b2)由步骤b1获取的所述约束面上提取临界凸边。

优选地，所述步骤b1包括以下步骤：b11)计算所述初始加工区域的包围盒；b12)根据所述包围盒获取所述实体模型上相关的模型表面；b13)计算所述相关的模型表面的体外法矢量。

优选地，所述步骤b2包括以下步骤：b21)由所述约束面上提取凸边，，所述凸边包含临界凸边和非临界凸边；