[发明专利]一种窄长类自由曲面零件加工轨迹自适应生成方法

说明书

本发明公开了一种窄长类自由曲面零件加工轨迹自适应生成方法，由以下步骤组成：以零件自由曲面长度U方向构造零件自由曲面等U高度截面线组，以该线组放样重新生成曲面，并比较重新生成曲面的偏差与给定公差，判断偏差＜给定公差时，求取重新生成曲面各截面线弧长值和各曲率半径最小值，选取重新生成曲面的弧长与行距比值最大的截面c_max，计算出c_max上对应的切触点集，对重新生成曲面的各截面线进行等弦高差法进行布点，以最大的截面线上对应的切触点集在偏置曲面上对应的投影点集，在等V参数线上离散各截面线得到各离散点集，进而得到该零件加工曲面的加工轨迹；本发明解决了现有技术存在的规划方法适应性差、人工干预强和规划轨迹不光顺、自相交等问题。

技术领域

本发明属于自由曲面精密数控加工技术领域，尤其涉及一种窄长类自由曲面零件加工轨迹自适应生成方法。

背景技术

精锻叶片、辊轧叶片、树脂基复合材料风扇叶片等零件，其叶身曲面的精度已由模具保证，无需进一步加工，但是前后缘区域曲率变化剧烈无法通过模具保证成型精度，因此需要数控加工的方式获得满足精度要求的前后缘。前后缘区域曲面通常长度方向与宽度方向尺寸差距悬殊，是典型的窄长类自由曲面。这类曲面加工时，为了减少抬刀次数提高加工效率，通常会沿长度方向规划刀轨。但是由于该类曲面曲率变化剧烈，长边边界不规则等特点，若按照普通曲面的刀具路径规划方法，极易导致加工程序出现刀轨自相交、刀轨不光顺、相邻刀轨间隙不合理等问题，进而导致曲面加工效率低、易出现超差甚至报废等问题。因此，在实际加工中，合理规划窄长类曲面加工轨迹，对提高加工质量及加工效率具有重要的意义。

现有技术中，对窄长类曲面加工轨迹规划方法一般是先以球头半径偏置加工曲面，然后在偏置曲面依据经验提取给定数目的等参曲线，最后将等参曲线沿刀轴偏置的方法获得加工轨迹。这种规划方法极易受到理论曲面和人为经验的影响，若理论曲面存在曲率变化大，参数分布不均匀等特点时，规划轨迹将出现不光顺、自相交等缺陷，对零件加工精度影响极大。

发明内容

本发明的目的是提供一种窄长类自由曲面零件加工轨迹自适应生成方法，以解决由于该类零件曲面曲率变化剧烈，长边边界不规则，导致加工程序出现刀轨自相交、刀轨不光顺、相邻刀轨间隙不合理的问题。

本发明采用以下技术方案：一种窄长类自由曲面零件加工轨迹自适应生成方法，由以下步骤组成：

以零件自由曲面长度U方向构造零件自由曲面等U高度截面线组，以该线组放样重新生成曲面，并比较重新生成曲面的偏差与给定公差，

判断偏差＜给定公差时，求取重新生成曲面各截面线弧长值和曲率半径最小值，选取重新生成曲面的弧长与行距比值最大的截面c_max，计算出c_max上对应的切触点集，

对重新生成曲面的各截面线进行等弦高差法进行布点，将所有截面线每列均离散出一系列数据点，按照各点在零件曲面上的法矢方向偏置刀具半径获得偏置后截面线点，对各截面偏置点进行自相交判断并把自相交点剔除，以剩余的偏置点集依次构造偏置截面线，再通过截面线放样生成偏置曲面，

以最大的截面线上对应的切触点集在偏置曲面上对应的投影点集，反算出投影点集的各点对应在偏置曲面上的宽度方向参数，并提取偏置曲面上对应的等V参数线，

在等V参数线上离散各截面线得到各离散点集，计算离散点集在重新生成曲面上的投影点集即最优切触点集，然后求出最优切触点集内各点沿其对应的偏置方向偏置一个规划所用刀具的半径得到偏置点集即刀心点集，进而得到该零件加工曲面的加工轨迹。

进一步地，判断偏差值≥给定公差时，在最大误差点的位置插入过最大误差点的等U高度截面线，形成新的等U高度截面线组，并采用曲线放样法将新的截面线组放样重新生成曲面，并与预定曲面偏差分析得到偏差值和最大误差点的位置，直到新的偏差值＜给定公差。

进一步地，以等U高度截面线组放样重新生成曲面的方法为：