[发明专利]一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法

权利要求书

1.一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取异形轮廓自由曲面图形表面点云数据信息；

从STL文件中获得三维异形轮廓自由曲面图形表面点云数据，包括曲面表面数据点的三维坐标，存为点集P_objs；

步骤2、确定异形轮廓自由曲面的u、v参数域；

根据点集P_objs构成的三维网格曲面，确定异形轮廓自由曲面的在u、v方向的边界，其曲面较长边为u方向并将其作为产生刀具路径的方向即刀具进给方向，曲面较短边为v方向将其作为产生刀具间隔的方向即工件进给方向；

步骤3、离散u、v方向并进行非等参数化，具体为：

对于u方向采用圆盘锯下刀最短距离h_min产生的锯切弧区长度即进行等距离散，对于v方向求取满足圆盘锯厚度a_w所对应的不同Δv值，包括如下步骤：

1)确定曲面参数域中u参数范围u_min～u_max，v参数范围v_min～v_max；确定工件进给方向的最大间隔Δv_max，并初始化参数u_j∈[u_min,u_max](j＝1,2,3,...,n)，v_i∈[v_min,v_max](i＝1,2,3,...,m),Δv_j＝Δv_max；

2)判断u_j是否在曲面边界范围内，若是，则以Δv_j作为刀具路径参数间距；否则记录该点的u、v参数坐标p_j,i＝p(u_j,v_i)；

3)计算刀具进给方向相邻加工起始点的距离，首先保持刀具进给方向参数不变即仍为u_j，工件进给方向以Δv_j为增量计算下一个v方向参数点即v_i+1＝v_i+Δv_j；并判断工件进给方向参数v_i+1是否超出其异形轮廓自由曲面边界范围，若是，则在刀路进给方向以Δu为增量计算下一条工件进给方向的拟合曲线，同时将Δv_j存入集合V＝{Δv₁,Δv₂,...,Δv_j}中并更新参数v_i＝v_imin，u_j＝u_j+Δu，返回2)；否则记录该点的u、v参数坐标p_j,i+1＝p(u_j,v_i+1)，并计算p_j,i和p_j,i+1两点间的距离d；

4)确定非等参数域的参数间隔，判断p_j,i和p_j,i+1两点间的距离d是否大于圆盘锯厚度a_w，若是，则对刀路参数间隔进行非等参数化，即参数间隔在原有基础上缩小为原来的一半Δv_j＝0.5*Δv_j，并返回3)；否则，更新参数v_i+1＝v_i，p_j,i+1＝p_j,i，并返回3)；

步骤4、非等参数刀具路径的产生；

步骤5、计算圆盘锯铣削加工的材料去除率；

所述步骤5中计算圆盘锯铣削加工的材料去除率，具体实现为：计算圆盘锯铣削去除体积，铣削加工所用总时间得到异形轮廓自由曲面加工的材料去除率：

其中V为圆盘锯铣削体积，T为圆盘锯铣削加工总时间，a_w为圆盘锯厚度，a_p为圆盘锯加工深度，L_i为单条加工路径长度，m为加工路径总数量，v_f为圆盘锯进给速度，n为进/退刀次数，t为单次进/退刀的时间。

2.根据权利要求1所述的圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法，其特征在于，所述步骤4中非等参数刀具路径的产生，具体实现为：根据步骤3中所述集合V的参数间距确定相同Δv所对应的u范围，如果Δv_k～Δv_k+h(k＝1,2,...,j；h＝1,2,...j-k)参数值相同且均为Δv_k，则表示在(u_min+k*Δu)～(u_min+(k+h)*Δu)的范围内应使用Δv_k的参数间距，然后以不同的参数间距所对应的u范围来产生在参数空间的刀具路径，最后将所产生的刀具路径头尾顺序相连接，得到参数空间规划好的非等参数刀具路径。