[发明专利]一种复杂组合曲面的数控侧铣加工刀轨生成方法

摘要

本发明公开了一种复杂组合曲面的五轴数控侧铣加工刀轨生成方法。该方法首先用截平面与组合曲面求交得到截面线，将截面线按一定精度规则离散成点，然后用B样条曲线插值拟合各截平面上的离散点，之后采用蒙面法将截面线拟合成B样条曲面。计算拟合曲面与原组合曲面的误差，如果不满足精度，则返回曲线离散步骤，以更高的精度进行离散，拟合曲线、拟合曲面，直到拟合得到的曲面误差满足精度要求，最后利于刀轴摆角整体控制和局部微调相结合的刀轨生成算法，将拟合得到的曲面作为驱动曲面计算加工刀轨。该方法的效率高、精度高，解决了组合曲面侧铣加工刀轨生成的问题，刀轴摆动平稳均匀，加工质量高。

主权项

一种复杂组合曲面的数控侧铣加工刀轨生成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对数据进行预处理：包括组合曲面的选取，引导线的选取，截平面间距的读入、离散精度的读入；所选的组合曲面是符合一定加工工艺、整体加工的一组曲面；所选取的引导线是一条贯穿组合曲面某一个参数方向并与曲面走向基本一致的曲线；步骤2、沿引导线等距离地生成截平面，使截平面的法线方向与当前引导线的切向一致：生成截平面的规则是先沿引导线生成等距离的点，并求得当前点位置上引导线的切线方向，然后以该点为中心点，以对应的切线方向为法向生成平面，由此得到一组沿引导线切线方向的截平面；步骤3，利用边缘四分法逼近组合曲面边缘，补充截平面；所述边缘四分法为：1)将上述步骤2中得到的截平面与组合曲面求交，得到一系列截面线，将第一个与组合曲面有交线的截平面称为有效截平面S1；2)将有效截平面S1前面一个截平面称为S0；3)在S0和S1之间等距离生成3个截平面Sa、Sb、Sc；4)将截平面Sa、Sb、Sc依次与组合曲面求交，将求得的第一个有效截平面作为组合曲面的第一个截平面，将求得的第一个截面线作为组合曲面的第一条截面线；5)对截平面族的末尾也做同样的处理；步骤4、对步骤3得到的一组截面线，需要将其离散成数据点，离散点之间的间距由最大弦高误差和最大离散步长共同确定；通过对截面线的离散，在每个截平面上得到了一组点，将这组点排序得到一组有序点列，利用 B样条曲线插值方法将这些离散的数据点拟合出一条连续的B样条曲线；步骤5、对步骤4的B样条曲线进行排序、分层处理；分层的方法是计算当前截面线首端点与下一条截面线首端点之间的距离，以及前截面线末端点与下一条截面线末端点之间的距离，如果这两个距离中的任意一个超出设定的阈值，则将当前截面线作为第一个曲面片的最后一条截面线，将下一条截面线作为下一个曲面片的第一条截面线；步骤6、在得到所有截面的截面线之后，就可以利用蒙面法生成B样条曲面，蒙面法对控制曲线有如下要求：(1)每条控制曲线的次数要统一；(2)所有截面线都要求具有相同的定义域；(3)所有截面线都具有统一的节点矢量；(4)应使所有截面线的端点与分段点沿曲线弧长分布比较接近；步骤7、计算拟合误差，如果误差超过允许最大误差，则回到步骤4，以更高的精度生成离散点，并重新拟合曲线曲面，直到误差小于允许误差；步骤8、以拟合得到的完整曲面作为驱动曲面计算数控加工刀轨。