一種用于飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的轉(zhuǎn)角數(shù)控加工自動(dòng)編程方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空制造中的飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工制造領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，是一種用于飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的轉(zhuǎn)角數(shù)控加工自動(dòng)編程方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)中，為滿足高性能的要求，廣泛采用性能優(yōu)越的整體結(jié)構(gòu)件，如壁板、梁、框和翼肋等整體結(jié)構(gòu)。為滿足結(jié)構(gòu)重量設(shè)計(jì)要求，整體結(jié)構(gòu)件中存在大量的槽腔結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)角是槽腔結(jié)構(gòu)的重要子特征，其加工效率和質(zhì)量直接影響零件的加工效率和質(zhì)量。整體結(jié)構(gòu)件具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度要求高、加工難度大等特點(diǎn)，因此，普遍采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。然而，轉(zhuǎn)角加工數(shù)控程序編制過(guò)程中存在操作復(fù)雜、交互工作量大、復(fù)雜轉(zhuǎn)角幾何參數(shù)不易計(jì)算、程序質(zhì)量依賴于編程人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平等特點(diǎn)，而且，數(shù)控程序編制所需時(shí)間占據(jù)轉(zhuǎn)角加工周期的90%以上，其嚴(yán)重影響了轉(zhuǎn)角加工的效率和質(zhì)量。因此，需研究轉(zhuǎn)角數(shù)控加工自動(dòng)編程技術(shù)，以提高轉(zhuǎn)角的加工效率和質(zhì)量。
[0003]轉(zhuǎn)角數(shù)控加工自動(dòng)編程研究，是為了提高轉(zhuǎn)角加工數(shù)控程序編制的效率和質(zhì)量，降低編程工作量，以達(dá)到提高轉(zhuǎn)角加工效率和質(zhì)量的效果。
[0004]現(xiàn)有的手動(dòng)交互編程存在如下不足:
[0005](I)工藝規(guī)程繁瑣，工作量大，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)；
[0006](2)程序質(zhì)量依賴于技術(shù)員人員的經(jīng)驗(yàn)和水平，導(dǎo)致程序編制質(zhì)量低下或不穩(wěn)定;
[0007](3)優(yōu)秀的經(jīng)驗(yàn)和專家知識(shí)難以得到有效的繼承；
[0008](4)缺乏對(duì)加工方案和加工參數(shù)進(jìn)行有效優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種用于飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的轉(zhuǎn)角數(shù)控加工自動(dòng)編程方法，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件轉(zhuǎn)角特征數(shù)控加工的自動(dòng)編程技術(shù)，該技術(shù)無(wú)需進(jìn)行大量的交互操作和復(fù)雜幾何參數(shù)計(jì)算，交互選取轉(zhuǎn)角任意轉(zhuǎn)角面，即可完成轉(zhuǎn)角加工數(shù)控程序的自動(dòng)編制，極大的提高了編程效率，而且，該技術(shù)可以有效繼承優(yōu)秀的專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)加工方案和加工參數(shù)進(jìn)行有效的優(yōu)化，完全擺脫了程序質(zhì)量依賴于技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和水平這一窘境，使程序編制的質(zhì)量更高、更穩(wěn)定。
[0010]本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0011]I)側(cè)轉(zhuǎn)面計(jì)算；2)切元計(jì)算；3)干涉域構(gòu)建；4)殘留域計(jì)算；5)加工單元構(gòu)建。
[0012]所述步驟I)側(cè)轉(zhuǎn)面計(jì)算流程包括:①通過(guò)轉(zhuǎn)角面自動(dòng)擴(kuò)展技術(shù)計(jì)算出側(cè)轉(zhuǎn)面的所有轉(zhuǎn)角面，即以側(cè)轉(zhuǎn)面任意一轉(zhuǎn)角面為基準(zhǔn)，計(jì)算基準(zhǔn)面的有效面，再以有效面為基準(zhǔn)計(jì)算下一級(jí)有效面，直至獲得側(cè)轉(zhuǎn)面的所有轉(zhuǎn)角面；②計(jì)算側(cè)轉(zhuǎn)面拉伸輪廓線；③計(jì)算側(cè)轉(zhuǎn)面重構(gòu)參數(shù)；④生成符合加工要求的側(cè)轉(zhuǎn)面。
[0013]設(shè)Ic= {I i I i = I, 2,..., η}為轉(zhuǎn)角面之的邊集合，且n ^ 3,1 I c,込的共邊面集合S= {f； I i = I, 2,}不妨設(shè)fi= f c, f2乒f。，若匕和f 2滿足G 2以上連續(xù)性，則稱I ;為f。的有效邊，f 2為f。的有效面。
[0014]所述步驟2)切元計(jì)算流程包括:①入界點(diǎn)？1和出界點(diǎn)Pci計(jì)算，即在轉(zhuǎn)角加工過(guò)程中，計(jì)算出最先與刀具接觸和最后與刀具分離的側(cè)轉(zhuǎn)面頂點(diǎn)；?入界邊和出界邊計(jì)算，入界邊=P1共點(diǎn)關(guān)聯(lián)邊中與側(cè)轉(zhuǎn)面軸線平行的轉(zhuǎn)角面邊界或與該邊界共線的轉(zhuǎn)角面邊界；出界邊Φ。共點(diǎn)關(guān)聯(lián)邊中與側(cè)轉(zhuǎn)面軸線平行的轉(zhuǎn)角面邊界或與該邊界共線的轉(zhuǎn)角面邊界。③切入邊和切出邊計(jì)算，切入邊:？1共點(diǎn)關(guān)聯(lián)邊中不屬于轉(zhuǎn)角面邊界且垂直于側(cè)轉(zhuǎn)面軸線的邊；切出邊=Pci共點(diǎn)關(guān)聯(lián)邊中不屬于轉(zhuǎn)角面邊界且垂直于側(cè)轉(zhuǎn)面軸線的邊；④切入面和切出面計(jì)算。
[0015]所述步驟3)干涉域構(gòu)建流程包括:①轉(zhuǎn)角分層輪廓加工導(dǎo)動(dòng)元素輪廓計(jì)算；②切入干涉面和切出干涉面計(jì)算；③干涉域頂面、底面及高等參數(shù)計(jì)算。
[0016]所述步驟4)殘留域計(jì)算流程包括:①轉(zhuǎn)角夾角、半徑等參數(shù)計(jì)算；②根據(jù)上把刀具參數(shù)及切元參數(shù)計(jì)算殘留域。
[0017]所述步驟5)加工單元構(gòu)建流程包括:①加工域計(jì)算，即根據(jù)殘留域及刀具參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)角加工的加工區(qū)域加工參數(shù)計(jì)算，包括加工策略參數(shù)、加工宏參數(shù)、導(dǎo)軌控制參數(shù)等；③生成加工單元。
[0018]通過(guò)上述方法，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角特征數(shù)控加工的自動(dòng)編程，即在CAD/CAM軟件環(huán)境下，通過(guò)選擇轉(zhuǎn)角側(cè)轉(zhuǎn)面的任意轉(zhuǎn)角面之后，由本文提出的方法對(duì)轉(zhuǎn)角加工的數(shù)控程序進(jìn)行自動(dòng)編制，并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角加工仿真模擬。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0020](I)本發(fā)明是一種用于飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的轉(zhuǎn)角數(shù)控加工自動(dòng)編程方法，充分考慮了轉(zhuǎn)角夾角、半徑等參數(shù)，對(duì)其可加工性進(jìn)行判斷，并實(shí)現(xiàn)對(duì)多轉(zhuǎn)角面轉(zhuǎn)角及存在干涉域結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種復(fù)雜類型轉(zhuǎn)角加工數(shù)控程序的自動(dòng)編制，顯著提高了轉(zhuǎn)角加工的效率和質(zhì)量。
[0021](2)本發(fā)明是一種用于飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的轉(zhuǎn)角數(shù)控加工自動(dòng)編程方法，提供了一種轉(zhuǎn)角數(shù)控加工編程方法，通過(guò)簡(jiǎn)單的交互選取，即可完成轉(zhuǎn)角加工數(shù)控程序自動(dòng)編制，可顯著降低技術(shù)人員的工作量、縮短飛機(jī)研制周期。
[0022](3)本發(fā)明是一種用于飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的轉(zhuǎn)角數(shù)控加工自動(dòng)編程方法，本技術(shù)采用穩(wěn)定的優(yōu)化算法，并繼承了以往優(yōu)秀的加工經(jīng)驗(yàn)和專家知識(shí)，對(duì)加工方案、加工參數(shù)等選取進(jìn)行優(yōu)化，使程序質(zhì)量更高、更穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0023]為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單介紹，顯而易見，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施案例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的交互操作參數(shù)輸入界面；
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種用于飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的轉(zhuǎn)角數(shù)控加工自動(dòng)編程方法的流程圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的轉(zhuǎn)角面自動(dòng)擴(kuò)展技術(shù)算法流程圖；
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述的側(cè)轉(zhuǎn)面的轉(zhuǎn)角面自動(dòng)擴(kuò)展實(shí)例；
[0028]圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述的不連續(xù)側(cè)轉(zhuǎn)面拉伸輪廓線修正示意圖；
[0029]圖6為本發(fā)明實(shí)施例所述的導(dǎo)動(dòng)元輪廓示意圖；
[0030]圖7為本發(fā)明實(shí)施例所述的轉(zhuǎn)角殘留域計(jì)算示意圖，其中:
[0031]圖7(a)為本發(fā)明實(shí)施例所述的轉(zhuǎn)角示意圖；
[0032]圖7(b)為本發(fā)明實(shí)施例所述的轉(zhuǎn)角殘留XY截面示意圖；
[0033]圖7(c)為本發(fā)明實(shí)施例所述的轉(zhuǎn)角殘留XZ截面示意圖；
[0034]圖8為本發(fā)明實(shí)施例所述的采用本方法加工的各類型轉(zhuǎn)角刀軌仿真示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0036]下面將結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，如附圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所述的交互操作參數(shù)輸入界面，其中“選擇程序節(jié)點(diǎn)”是工件加工準(zhǔn)備工作，“選擇連續(xù)轉(zhuǎn)角”和“選擇不連續(xù)多元轉(zhuǎn)角”是選擇要加工轉(zhuǎn)角類型，做完準(zhǔn)備工作，點(diǎn)擊選擇加工轉(zhuǎn)角類型按鈕后，就可以無(wú)限制任意選擇該類型轉(zhuǎn)角并對(duì)其加工進(jìn)行自動(dòng)編程；如附圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例所述的飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的轉(zhuǎn)角數(shù)控加工自動(dòng)編程方法流程圖。
[0037]該方法實(shí)現(xiàn)的總流程為:1)側(cè)轉(zhuǎn)面計(jì)算；2)切元計(jì)算；3)干涉域構(gòu)建；4)殘留域計(jì)算；5)加工單元構(gòu)建。
[0038]首先做好工