[发明专利]一种球头铣削自由曲面表面形貌仿真方法

摘要

本发明涉及一种球头铣削自由曲面表面形貌仿真方法，属于复杂曲面切削加工技术领域。包括工件的离散模型、刀具轨迹规划与刀位点位置计算方法、刀刃扫掠点模型及表面形貌生成方法。本发明优点是：针对刀位点位置计算，充分考虑5轴数控加工中刀具的插补运动形式，使用矢量检索算法替代传统的三向运动方程，直接计算任意切削时刻对应的刀位点位置；改进了Z‑map表面形貌生成算法，通过将工件的离散模型与刀刃扫掠点模型逻辑求交来生成表面形貌，在保证仿真精度的同时兼顾了仿真效率。本发明可用于对自由曲面零件表面质量的预测，也可为产品加工过程中工艺参数优化提供技术支持。

主权项

1.一种球头铣削自由曲面表面形貌仿真方法，其特征在于，包括下列步骤：第一步：建立工件的离散模型首先建立固定于工件上的工件坐标系，而后在该工件坐标系内根据设计自由曲面偏置生成工件待加工表面，继而将待加工表面投影至工件坐标系XY面内，于投影上设定矩形仿真区域并划分网格，从每个网格点引出平行于工件坐标系Z轴的射线与工件待加工表面相交，交点的坐标信息存储于二维数组H中，则网格点集P_net、从每个网格点引出的射线与二维数组H共同构成工件的离散模型；第二步：刀具轨迹规划与刀位点位置计算(1)根据设计自由曲面偏置生成刀位面；(2)沿间歇进给方向按等间距设置系列平行的导动面，而后求导动面与刀位面交线，交线即为理想的刀位点轨迹线；(3)对每条刀位点轨迹线等步长采样，生成离散的规划刀位点；(4)将刀具在相邻规划刀位点之间的粗插补运动视为一个进给矢量，利用切削时间与刀位点位置一一映射的关系，采用矢量检索算法直接求出一次进给过程中任意时刻所对应的刀位点位置；第三步：建立刀刃扫掠点模型在刀具轨迹规划的基础上，将刀刃和切削时间离散处理，根据5轴数控机床刀具的相对运动规律，建立刀刃扫掠点模型；第四步：生成表面形貌通过工件的离散模型与刀刃扫掠点模型逻辑求交，生成工件加工表面的三维表面形貌。