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原文传递一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法

专利名称：	一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法
摘要：	本发明涉及一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面石材的铣削方法，尤其是一种圆盘锯在粗加工异型轮廓曲面时提高材料去除率的方法。首先分析并建立圆盘锯数控粗加工铣削过程的数学模型，在STL点云数据的基础上，通过非等参数线算法，使得刀路间隔均匀分布，减少重复铣削率，进而在参数空间进行刀具路径规划，提高异形自由曲面石材数控粗加工材料去除率，从而为异形轮廓曲面石材等难加工材料提供一种高效率的材料去除方法，实现异型石材自动化的高效数控粗加工过程。
专利类型：	发明专利
申请人：	华侨大学
发明人：	邵辉;王达;刘启孟;尹方辰
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN201911321233.0
公开号：	CN111037753A
代理机构：	厦门市首创君合专利事务所有限公司
代理人：	张松亭
分类号：	B28D1/04;G06F30/20;B;G;B28;G06;B28D;G06F;B28D1;G06F30;B28D1/04;G06F30/20
申请人地址：	362000 福建省泉州市丰泽区城东城华北路269号
主权项：	1.一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取异形轮廓自由曲面图形表面点云数据信息；从STL文件中获得三维异形轮廓自由曲面图形表面点云数据，包括曲面表面数据点的三维坐标，存为点集Pobjs；步骤2、确定异形轮廓自由曲面的u、v参数域；根据点集Pobjs构成的三维网格曲面，确定异形轮廓自由曲面的在u、v方向的边界，其曲面较长边为u方向并将其作为产生刀具路径的方向即刀具进给方向，曲面较短边为v方向将其作为产生刀具间隔的方向即工件进给方向；步骤3、离散u、v方向并进行非等参数化；步骤4、非等参数刀具路径的产生；步骤5、计算圆盘锯铣削加工的材料去除率。 2.根据权利要求1所述的圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法，其特征在于，所述步骤3中离散u、v方向并进行非等参数化，具体对于u方向采用圆盘锯下刀最短距离hmin产生的锯切弧区长度即进行等距离散，对于v方向求取满足圆盘锯厚度aw所对应的不同△v值，包括如下步骤： 1)确定曲面参数域中u参数范围umin～umax，v参数范围vmin～vmax；确定工件进给方向的最大间隔△vmax，并初始化参数uj∈[umin,umax](j＝1,2,3,...,n)，vi∈[vmin,vmax](i＝1,2,3,...,m),△vj＝△vmax； 2)判断uj是否在曲面边界范围内，若是，则以△vj作为刀具路径参数间距；否则记录该点的u、v参数坐标pj,i＝p(uj,vi)； 3)计算刀具进给方向相邻加工起始点的距离，首先保持刀具进给方向参数不变即仍为uj，工件进给方向以△vj为增量计算下一个v方向参数点即vi+1＝vi+△vj；并判断工件进给方向参数vi+1是否超出其异形轮廓自由曲面边界范围，若是，则在刀路进给方向以△u为增量计算下一条工件进给方向的拟合曲线，同时将△vj存入集合V＝{△v1,△v2,...,△vj}中并更新参数vi＝vimin，uj＝uj+△u，返回2)；否则记录该点的u、v参数坐标pj,i+1＝p(uj,vi+1)，并计算pj,i和pj,i+1两点间的距离d； 4)确定非等参数域的参数间隔，判断pj,i和pj,i+1两点间的距离d是否大于圆盘锯厚度aw，若是，则对刀路参数间隔进行非等参数化，即参数间隔在原有基础上缩小为原来的一半△vj＝0.5△vj，并返回3)；否则，更新参数vi+1＝vi，pj,i+1＝pj,i，并返回3)； 3.根据权利要求2所述的圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法，其特征在于，所述步骤4中非等参数刀具路径的产生，具体实现为：根据步骤3中所述集合V的参数间距确定相同△v所对应的u范围，如果△vk～△vk+h(k＝1,2,...,j；h＝1,2,...j-k)参数值相同且均为△vk，则表示在(umin+k△u)～(umin+(k+h)*△u)的范围内应使用△vk的参数间距，然后以不同的参数间距所对应的u范围来产生在参数空间的刀具路径，最后将所产生的刀具路径头尾顺序相连接，得到参数空间规划好的非等参数刀具路径。 4.根据权利要求1-3之一所述的圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法，其特征在于，所述步骤5中计算圆盘锯铣削加工的材料去除率，具体实现为：计算圆盘锯铣削去除体积，铣削加工所用总时间得到异形轮廓自由曲面加工的材料去除率：其中V为圆盘锯铣削体积，T为圆盘锯铣削加工总时间，aw为圆盘锯厚度，ap为圆盘锯加工深度，Li为单条加工路径长度，m为加工路径总数量，vf为圆盘锯进给速度，n为进(退)刀次数，t为单次进(退)刀的时间。
所属类别：	发明专利