[发明专利]一种曲面分区域环切加工轨迹生成方法

权利要求书

1.一种曲面分区域环切加工轨迹生成方法，其特征在于，包括：

输入工件的三维网格曲面信息，通过网格曲面共形映射算法将三维网格曲面信息映射至平面参数域，得到展平的网格区域，计算并保存每个网格面片的映射变形量；

根据每个网格面片的映射变形量，对平面网格进行聚类，进一步构造聚类边界轮廓，并根据边界轮廓将曲面分割为多个子曲面；

对多个子曲面，重新计算其对应的映射变形量，并对其中映射变形均匀度低于均匀度阈值的子曲面进行迭代，直至所有子曲面的映射变形均匀度高于均匀度阈值；

根据各个子曲面的映射平均拉伸变形量及环切轨迹上待偏置点所对应的的曲面局部几何特征，得到待偏置点的二维行距值；

根据待偏置点的二维行距值，在子曲面的平面网格区域上通过偏置的方式生成平面环切轨迹，填充整个平面网格区域；

将生成的平面环切轨迹逆映射回三维曲面，生成每个子曲面的三维环切加工轨迹；

根据各个子曲面的邻接关系将上一步骤生成的三维环切加工轨迹依次连接，生成连接不同区域环切加工轨迹。

2.根据权利要求1所述的曲面分区域环切加工轨迹生成方法，其特征在于，所述网格曲面共形映射算法具体采用保角映射方法。

3.根据权利要求1所述的曲面分区域环切加工轨迹生成方法，其特征在于，所述映射变形均匀度是指网格曲面内的映射变形量在曲面上分布的均匀程度。

4.根据权利要求1所述的曲面分区域环切加工轨迹生成方法，其特征在于，所述映射平均拉伸变形量是指网格面片内映射拉伸变形量在各方向上的平均水平，所述映射拉伸变形量是指网格面片在曲面共形映射过程中产生的长度变形的程度，所述长度变形包括拉伸变形和压缩变形，映射拉伸变形量在网格面片上是各向异性的。

5.根据权利要求1所述的曲面分区域环切加工轨迹生成方法，其特征在于，所述待偏置点的二维行距值具体通下式得到：

其中，l_s为二维行距值，h为预设残留高度值，r为球头刀半径，ρ_s为待偏置轨迹点三维行距方向上的法曲率半径，正号用于待偏置轨迹点所处位置为凸曲率的情况，负号用于待偏置轨迹点所处位置为凹曲率的情况，σ_{ave_max}为子曲面上所有网格的映射平均拉伸变形量σ_ave的最大值。

6.根据权利要求1所述的曲面分区域环切加工轨迹生成方法，其特征在于，所述聚类是指根据网格面片的映射变形量与聚类初始值的大小关系进行聚集分类，其中聚类初始值设置为0，将映射变形量大于聚类初始值的聚为一类，映射变形量小于或等于聚类初始值的聚为一类。

7.根据权利要求6所述的曲面分区域环切加工轨迹生成方法，其特征在于，对于同一平面，才去相同的映射拉伸变形量对估计参数进行缩放补偿。

8.根据权利要求1-7任一项所述的曲面分区域环切加工轨迹生成方法，其特征在于，所述生成的平面环切轨迹，具体为：

在平面网格区域上任意选取一条闭环曲线作为初始环切轨迹；

根据环切轨迹上离散轨迹点所对应的曲面局部几何信息、预设残留高度、刀具几何形状和网格共形映射变形量，计算环切加工轨迹上的每个离散轨迹点的二维行距值；

根据每个离散轨迹点的二维行距方向和自适应的二维行距值，通过偏置的方法得到下一环中对应的轨迹点，连接通过偏置得到的轨迹点，得到下一环轨迹，其中二维行距方向直接取为与二维进给方向垂直的方向；

生成能够填充整个平面网格区域的环切轨迹。

9.根据权利要求1所述的曲面分区域环切加工轨迹生成方法，其特征在于，所述生成连接不同区域环切加工轨迹，具体包括：

基于子曲面邻接矩阵通过深度优先遍历或者广度优先遍历的方式对所有子曲面进行遍历，保存子曲面的遍历顺序；

依据上一步骤中得到的子曲面遍历顺序，依次在两块子曲面间插入跳刀轨迹。

10.根据权利要求1所述的曲面分区域环切加工轨迹生成方法，其特征在于，分区域环切加工轨迹上的每个轨迹点的二维行距值都是可变的，通过调节二维行距值来控制三维轨迹行距以及材料去除量。