[发明专利]复杂曲面无干涉刀路的几何与力学集成优化信息处理方法

摘要

本发明涉及一种复杂曲面无干涉刀路的几何与力学集成优化信息处理方法，包括以下步骤：1)将球头铣刀离散为深度元素模型，该模型包含深度信息的离散长方体元素集；2)对刀具与机床环境的二维图像采样，利用深度信息判别两者间的干涉情况，若有干涉则修正刀位；判断刀具与工件之间是否相交，若为是，执行步骤3)，若为否，继续执行步骤2)；3)利用深度元素模型对刀具与工件切触区域分析，计算球头铣刀瞬时切削力；4)基于多约束切削条件，采用序列二次规划法对复杂曲面加工进给速度进行优化。与现有技术相比，本发明具有计算效率高、编程简单，适用于多轴数控加工刀路验证与参数优化等优点。

主权项

一种复杂曲面无干涉刀路的几何与力学集成优化信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于深度元素模型(Depth Pixel，dexel)的球头铣刀空间扫描体构造方法，将球头铣刀离散为深度元素模型，该模型包含深度信息的离散长方体元素集，通过与工件模型之间的布尔运算来去除材料，利用模型轮廓点为元素单元构建三角面片对工件进行渲染显示；2)对刀具与机床环境的二维图像采样，利用深度信息判别两者间的干涉情况，若有干涉则修正刀位；判断刀具与工件之间是否相交，若为是，执行步骤3)，若为否，继续执行步骤2)；3)基于深度元素模型，将刀具沿轴向离散为一系列微元，每一微元具有不同的五轴运动进给矢量，每一单元上总的进给速度矢量分解为水平进给与垂直进给分量，以此计算切屑厚度沿切削刃的变化分布；通过深度元素模型对刀具与工件切触区域分析，得到加工中刀具在不同瞬时的轴向范围以及该瞬时刀具沿轴向各微元的切入角和切出角，转换为铣削力模型所需的几何信息，计算出球头铣刀瞬时切削力；4)依据加工时间和表面加工质量为目标函数，以切削扭矩、切屑厚度、刀具变形以及刀具瞬时切削力为约束条件，采用序列二次规划方法对五轴铣削加工中的进给速度进行优化。