同一加工特征定義方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)控加工技術(shù)，尤其是一種加工特征定義方法，具體地說是一種同一加工特征定義方法。
【背景技術(shù)】
[0002]加工特征是具有一定加工工程語義的幾何形狀。在多品種小批量甚至單件生產(chǎn)的模式下，零件各不相同。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，零件雖然各不相同，但基本都由相似的加工特征組成。一個零件的加工過程可以看著是組成零件的加工特征的加工過程。以加工特征為載體是實現(xiàn)加工工藝知識積累和優(yōu)化、智能數(shù)控加工的有效手段。但相同加工特征只是幾何形狀和加工工藝相似，特征尺寸和加工參數(shù)并不完全相同。所以將相似到何種程度的加工特征定義為同一加工特征是一個難題。若同一加工特征的條件定義的太嚴(yán)格，則適用性就會有問題，定義的條件只能專用；若同一加工特征的條件定義的太寬松，則有效性就會有問題，影響工藝決策的質(zhì)量。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 10303AP224定義的傳統(tǒng)加工特征只定義了特征的幾何形狀及其典型工藝方案，幾何形狀固定，沒有涉及尺寸以及加工的公差要求，難以有效支持實際的工藝決策。對于形狀復(fù)雜的加工特征，傳統(tǒng)方法定義的加工特征只能建立加工的最終幾何狀態(tài)與事先定義的典型總體工藝方案間的關(guān)聯(lián)，僅支持簡單零件的自動工藝規(guī)劃與數(shù)控編程。復(fù)雜加工特征加工過程中每個操作的刀具和加工余量都必須通過反復(fù)仿真迭代由人確定，無法滿足復(fù)雜零件智能數(shù)控加工的要求。最新研究公開發(fā)表的關(guān)于基于加工特征的加工工藝重用方面的論文包括“Rui Huang, Shusheng Zhang, ChanghongXujXimao Zhang,Congcong Zhang.A flexible and effective NC machining processreuse approach for similar subparts[J].Computer-Aided Design, Computer-AidedDesign, 2015，62:64 - 77” 和 “Zhang XjNassehi A，Newman S T.A meta-model ofcomputer numerical controlled part programming languages[J].Proceedingsof the Institut1n of Mechanical Engineers Part B Journal of EngineeringManufacture, 2015.”分別對如何基于特征進行加工工藝重用提出了相應(yīng)的方法。其中RuiHuang等人以特征為載體確定加工策略和加工刀具，但并沒有給出加工策略對加工特征的適用性解決方案，也沒有給出復(fù)雜加工特征的中間加工狀態(tài)與刀具、加工余量的迭代關(guān)系，難以支持復(fù)雜零件的工藝決策。Zhang X等人基于加工特征從數(shù)控程序中提取并繼承加工工藝，但是并沒有給出在滿足何種條件下加工特征才能繼承加工工藝。針對數(shù)控加工中存在的實際問題以及目前研究方面的不足，亟需一種同一加工特征的定義方法，指出滿足何種條件才能定義為同一加工特征，進而實現(xiàn)加工工藝的重用以及復(fù)雜加工特征加工刀具和加工余量的自動設(shè)定，提高數(shù)控編程與加工的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)對同一加工特征定義難以滿足數(shù)控編程與加工的需要的問題，發(fā)明一種同一加工特征定義的方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是:
[0005]—種同一加工特征定義方法，其特征在于將具有相同幾何拓撲、相同加工策略且相同過程能力指數(shù)等級的加工特征定義為同一加工特征，以此作為加工特征加工工藝知識重用的條件。
[0006]所述的相同幾何拓撲是指加工特征具有相同的面節(jié)點數(shù)和相同的面節(jié)點連接關(guān)系，加工特征的幾何拓撲通過屬性面邊圖表達，為了增加同一加工特征定義條件的適用性，相同幾何拓撲的條件擴展為幾何拓撲結(jié)構(gòu)相似時需滿足如下條件:即增加了節(jié)點的數(shù)目但是未改變節(jié)點之間連接的結(jié)構(gòu)形式。
[0007]所述的相同加工策略指加工該特征的加工操作及其加工順序相同。
[0008]所述的相同過程能力指數(shù)等級指根據(jù)能夠作為同一樣本的加工特征進行計算，過程能力指數(shù)計算方法為:CP= T/6S，C p表示過程能力指數(shù)，T表示加工特征質(zhì)量特性值的公差，S為加工特征質(zhì)量特性值的標(biāo)準(zhǔn)差。
[0009]所述同一樣本的加工特征是指形狀相同、尺寸不同、加工工藝和公差等級相同的加工特征。
[0010]所述過程能力指數(shù)等級分為4級，分別為:Cp ^ 1.67，表示加工工藝加工相應(yīng)加工特征的過程能力過高；1.33 ^ Cp < 1.67，表示加工工藝加工相應(yīng)加工特征的過程能力充分；1.0 < Cp < 1.33，表示加工工藝加工相應(yīng)加工特征的過程能力一般；Cp < 1.0，表示加工工藝加工相應(yīng)加工特征的過程能力不足。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是:
[0012]—種同一加工特征定義方法，其特征在于對于復(fù)雜的加工特征，同一加工特征在具有相同的加工策略的條件下，其具體的刀具信息與每個加工操作的加工余量通過加工過程中加工余量、刀具和特征幾何狀態(tài)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系確定，其具體方法如下:設(shè)加工區(qū)域的寬度為X，設(shè)加工余量為A，設(shè)刀具的直徑為D，則x、A、和D需滿足的關(guān)系為:2k ( x-D，為了滿足以上關(guān)系，通過調(diào)節(jié)A和D的大小實現(xiàn)。
[0013]所述的加工過程中加工余量、刀具和特征幾何狀態(tài)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系會在特征中間狀態(tài)間進行傳遞，其傳遞關(guān)系指:上一步加工操作的過切可以由下一步加工操作消除的則不影響加工效果，上一步加工操作的欠切在不超過下一步加工操作允許切削量的前提下可繼續(xù)加工，否則需要重新規(guī)劃下一步加工操作的刀軌，以保證切削余量均勻。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明綜合考慮了特征的幾何形狀、尺寸大小、加工工藝，尤其是考慮特征的中間加工狀態(tài)、刀具與加工余量信息，能夠支持復(fù)雜加工特征的加工工藝知識重用，進而為加工工藝自動決策和智能數(shù)控加工提供技術(shù)支撐。
[0016]本發(fā)明提出的方法有效解決了小批量甚至單件生產(chǎn)模式下加工工藝知識重用的問題，為提高數(shù)控編程的效率和質(zhì)量提供了技術(shù)支撐。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的槽特征及其屬性面邊圖之一。
[0018]圖2是本發(fā)明的槽特征及其屬性面邊圖之二。
[0019]圖3是圖1中的槽特征俯視圖，X為關(guān)鍵加工區(qū)域的寬度，A為加工余量，D為刀具的直徑。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0021]如圖1-3所示。
[0022]—種同一加工特征定義方法，是將具有相同幾何拓撲、相同加工策略且相同過程能力指數(shù)等級的加工特征定義為同一加工特征，以此作為加工特征加工工藝知識重用的條件。其中的相同幾何拓撲是指加工特征具有相同的面節(jié)點數(shù)和相同的面節(jié)點連接關(guān)系，加工特征的幾何拓撲通過屬性面邊圖表達，為了增加同一加工特征定義條件的適用性，相同幾何拓撲的條件擴展為幾何拓撲結(jié)構(gòu)相似時需滿足如下條件:即增加了節(jié)點的數(shù)目但是未改變節(jié)點之間連接的結(jié)構(gòu)形式。相同加工策略是指加工該特征的加工操作及其加工順序相同。相同過程能力指數(shù)等級是指根據(jù)能夠作為同一樣本的