CN102819237B - 一种实体法铣削仿真过程中仿真目标毛坯的产生方法 - Google Patents

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Abstract

一种实体法铣削仿真过程中仿真目标毛坯的产生方法，首先选定需要仿真的切削路径作为目标路径；其次，建立刀具沿目标路径运动时的扫过体空间，作为目标路径的覆盖范围；第三，根据目标路径的覆盖范围确定目标路径的影响范围；第四，根据目标路径的影响范围，识别出对目标路径的加工产生影响的影响路径；第五，运用实体造型平台产生目标路径的所有影响路径的刀具扫过体；第六，从原始毛坯上去除目标路径的所有影响路径的刀具扫过体，得到与目标路径一一对应的仿真目标毛坯。本发明方法能够将目标毛坯结构复杂度控制在常数阶，从而提升了后续布尔运算的效率，提高仿真系统的仿真效率。

Description

一种实体法铣削仿真过程中仿真目标毛坯的产生方法
技术领域
本发明涉及一种用于实体法铣削力仿真中，参与切削区间提取时布尔运算的被加工毛坯造型的产生方法。
背景技术
铣削仿真过程，就是通过模拟铣刀切削目标毛坯的过程，该过程一方面可以进行误切判断、型面精度检查等几何仿真，另一方面可以通过提取切入范围、结合切削力等物理模型进行切削力计算、切削变形计算等物理仿真，从而优化进给量、主轴转速等工艺参数。
由于物理仿真能够提供优化的工艺参数，因此在工程实际中具有重要的应用前景。进行物理仿真计算首先要得到在每个仿真位置铣刀和目标毛坯的切入啮合范围，随着切削的进行需要不断的模拟更新毛坯，从而得到后面仿真位置需要的目标毛坯。
目前，对于目标毛坯的产生方法是：对铣削路径进行顺序编号，然后从最初毛坯上依次去除编号排在仿真路径之前的所有铣削路径所产生的刀具扫过体。采用这种方法，所产生的目标毛坯的结构复杂性随着排在仿真路径之前的铣削路径数量的增加而线性增长，而不断增长的毛坯结构复杂性又导致后续进行刀具与目标毛坯布尔交运算的时间复杂度不断增长，从而引起整个仿真系统的运算速度不断降低、计算机仿真资源不断被消耗，因此无法满足实际工程应用中切削路径较多的情况。中国专利文献CN102540976A是本发明最接近的现有技术文件。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种实体法铣削仿真过程中仿真目标毛坯的产生方法，通过对仿真路径之前去除刀具扫过体的方式进行优化，使得产生的目标毛坯结构复杂度为常数阶，从而有效控制计算 规模、提高仿真效率。
本发明的技术解决方案是：一种实体法铣削仿真过程中仿真目标毛坯的产生方法，步骤如下：
(1)选择需要进行切削力仿真的切削路径作为目标路径，而将按照加工顺序排在目标路径之前的所有切削路径作为待选取路径；
(2)建立目标路径和待选取路径的覆盖范围；所述的覆盖范围以刀具沿切削路径移动时扫过的空间确定；
(3)确定目标路径的影响范围，所述目标路径的影响范围为步骤(2)得到的目标路径的覆盖范围或者根据应用需要在步骤(2)得到的目标路径的覆盖范围基础上进行扩展后得到的范围；
(4)从待选取路径中识别出对目标路径的加工产生影响的影响路径，影响路径满足的条件为：加工顺序排列在目标路径之前、且切削路径的覆盖范围与目标路径的影响范围相交；
(5)产生影响路径的刀具扫过体；
(6)从原始毛坯上去除所有影响路径的刀具扫过体，得到与目标路径一一对应的仿真目标毛坯。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明方法通过对仿真路径之前去除刀具扫过体的方式进行优化，改变了现有方法产生的目标毛坯的结构复杂度随影响路径数量线性增长的状况。由于优化后的目标毛坯仿真路径的影响路径数量是常数阶，因此采用本发明方法产生的目标毛坯的结构复杂度能够保持常数阶，从而提升了后续布尔运算的效率，使得仿真系统能够完成的仿真路径数量在理论上摆脱了受计算机仿真资源限制的状况，为以实体运算方式建设能够在工程实际铣削仿真应用的仿真系统奠定了基础。
附图说明
图1为本发明方法的流程框图。
具体实施方式
本发明方法可以Unigraphics、ProE或者CATIA等具有二次开发功能的商用造型系统，或者ACIS、Parasolid等造型开发平台建立铣削力仿真系统，应用造型平台的二次开发函数完成实体创建、实体布尔运算，包括毛坯、刀具实体造型创建、复制、布尔运算等基本内容。
如图1所示，为本发明方法的流程图。主要步骤如下：
(1)选定目标路径，即选择需要进行切削力仿真的切削路径。选取可采用多种方式，包括：按照加工顺序依次从第一条切削路径向后续切削路径自动循环，或者直接选定某一条、或者某几条切削路径，作为仿真目标毛坯的目标路径；而将按照加工顺序排在目标路径之前的所有切削路径作为待选取路径；例如，按照某一加工顺序需要建立5条切削路径，该5条切削路径按加工顺序依次编号为1、2、3、4、5，如果选取的目标路径对应的编号为4，那么之间的编号为1、2、3的切削路径为待选取路径；
(2)建立目标路径和待选取路径的覆盖范围，即根据执行切削路径的刀具规格尺寸，确定刀具沿各切削路径运动时的占用空间。可以将刀具沿切削路径运动时产生的刀具扫过体直接作为路径的覆盖范围。对于2-21/2轴加工，路径的覆盖范围可以简化为刀具扫过体空间在垂直于刀轴方向的平面上的投影；
(3)判断目标路径的影响范围。任何加工顺序在目标路径之前而且覆盖范围与目标路径的覆盖范围存在交集的切削路径都会对沿目标路径的加工产生影响，因此将对刀具沿目标路径的运动造成影响的范围称为目标路径的影响范围。实际操作时，可以直接将步骤(2)得到的目标路径的覆盖范围作为目标路径的影响范围，也可以根据应用需要将适当扩展的目标路径的覆盖范围作为目标路径的影响范围；
(4)识别影响路径。即根据目标路径的影响范围，从待选取路径中识别出对目标路径的加工产生影响的切削路径。方法为：加工顺序排列在目标路径之前、且切削路径的覆盖范围与目标路径的影响范围相交，待选取路径中所有满足上述条件的切削路径即为影响路径；
(5)产生影响路径的刀具扫过体。以影响路径为引导线，运用实体造型平台的二次开发函数，建立影响路径的刀具扫过体；
(6)从原始毛坯上去除所有影响路径的刀具扫过体，即可得到与目标路径一一对应的仿真目标毛坯。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种实体法铣削仿真过程中仿真目标毛坯的产生方法，其特征在于步骤如下：
(1)选择需要进行切削力仿真的切削路径作为目标路径，而将按照加工顺序排在目标路径之前的所有切削路径作为待选取路径；
(2)建立目标路径和待选取路径的覆盖范围；所述的覆盖范围以刀具沿切削路径移动时扫过的空间确定；
(3)确定目标路径的影响范围，所述目标路径的影响范围为步骤(2)得到的目标路径的覆盖范围或者根据应用需要在步骤(2)得到的目标路径的覆盖范围基础上进行扩展后得到的范围；
(4)从待选取路径中识别出对目标路径的加工产生影响的影响路径，影响路径满足的条件为：加工顺序排列在目标路径之前、且切削路径的覆盖范围与目标路径的影响范围相交；
(5)产生影响路径的刀具扫过体；
(6)从原始毛坯上去除所有影响路径的刀具扫过体，得到与目标路径一一对应的仿真目标毛坯。
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刘胤等.铣削加工几何仿真的方法分析.《制造业自动化》.2003,第25卷
铣削加工几何仿真的方法分析;刘胤等;《制造业自动化》;20031231;第25卷;全文 *

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