[发明专利]一种面向五轴数控铣床精加工的装夹规划方法及装置

说明书

本发明公开了种一种面向五轴数控铣床精加工的装夹规划方法及装置，该方法包括：接收工件模型，对其表面采样获得采样点，计算工件模型各采样点的可用刀具加工方向；将工件模型表面划分为3+2工作模式可加工的子区域，并指定其刀具方向；选择一组最优备选装夹方向，计算其中每个备选装夹方向的可加工范围；采用SetupCover算法计算所有有效装夹方向组合；将3+2工作模式可加工的子区域通过标签扩散的方法代入每个有效装夹方向组合；采用Graphcut算法消除代入子区域的有效装夹方向组合中的重合部分，得到最终划分区域；采用snake网格游走算法对最终划分区域的边界进行平滑。

技术领域

本公开属于数控精加工的技术领域，涉及一种面向五轴数控铣床精加工的装夹规划方法及装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

数控加工(Computer Numerical Control,CNC)是指运用加工中心、数控铣床、数控车床、电火花线切割设备、螺纹切削机等数控设备进行加工。通过编程，数控机床自动以连续的方式按要求去除余料，适合于大批量、形状复杂的零件。自从上世纪40年代第一台手动控制机床诞生开始，数控加工发展出车、铣、刨、磨等多种加工工艺。其中铣床指用铣刀对工件多种表面进行加工的机床，能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴，适合加工比较复杂的型面。其通常加工流程包括粗加工，精加工和后清理(清根)。粗加工一般采用大尺寸铣削刀头，快速去除大部分不属于目标形状的毛坯部分，得到目标部件的近似形状；该近似形状实际上是目标部件的一个等距偏置面。精加工用较小尺寸的铣削刀头，去除近似形状上不属于目标工件的余料。由于精加工刀头尺寸及待加工部件本身结构限制，精加工后仍可能会遗留部分未清理部分，需在后清理阶段进行进一步清理。

最常用的数控铣床包括：主要用于加工平面型腔结构的三轴数控铣床，以及加工复杂自由曲面的五轴数控铣床。五轴数控铣床一般由三个移动轴(XYZ)和两个转动轴(AB)组成，按照工作方式不同可分为3+2工作模式和5轴联动工作模式。3+2工作模式，或称为定轴加工，是指刀具在加工某一片区域的过程中只是三个移动轴联动，另外两个转动轴不动；加工区域转换由两个转动轴联动完成，此时三个移动轴终止铣削。五轴联动工作模式是指刀具在切削过程中五个运动轴同步运动铣削。

在3+2工作模式的五轴数据铣床加工前需要进行装夹规划和3+2区域划分。其中，装夹规划是指装夹过程工件方向规划及对应加工范围划分。3+2区域划分是指将某装夹方向下的加工范围进一步划分为3+2工作模式可加工的子区域并指定其刀具方向。现有技术中大多装夹规划采用遗传算法、专家系统、决策树、训练学习等方法，主要处理基本几何元素组成用于工业零件的CAD模型，无法处理无明显特征线的自由曲面组成的全封闭工件。当前的实际生产中，装夹规划和3+2区域划分还需要依赖于工程师的经验进行手动设计。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本公开的一个或多个实施例提供了一种面向五轴数控铣床精加工的装夹规划方法及装置，首先进行3+2加工模式约束的区域分割，并将其分割结果代入之后装夹约束下的区域划分，最后用一种优化策略在不影响装夹约束和3+2加工模式约束的下对区域划分的边界进行平滑，保证划分区域边界的规整平滑。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种面向五轴数控铣床精加工的装夹规划方法。

一种面向五轴数控铣床精加工的装夹规划方法，该方法包括：

接收工件模型，对其表面采样获得采样点，计算工件模型各采样点的可用刀具加工方向；

将工件模型表面划分为3+2工作模式可加工的子区域，并指定其刀具方向；

选择一组最优备选装夹方向，通过判定各采样点的可用刀具加工方向对于各备选装夹方向是否可加工，计算其中每个备选装夹方向的可加工范围；

采用SetupCover算法计算所有有效装夹方向组合；