CN105182903B - 同一加工特征定义方法 - Google Patents

同一加工特征定义方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105182903B
CN105182903B CN201510678719.5A CN201510678719A CN105182903B CN 105182903 B CN105182903 B CN 105182903B CN 201510678719 A CN201510678719 A CN 201510678719A CN 105182903 B CN105182903 B CN 105182903B
Authority
CN
China
Prior art keywords
machining feature
feature
processing
machining
same
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510678719.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105182903A (zh
Inventor
李迎光
刘长青
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201510678719.5A priority Critical patent/CN105182903B/zh
Publication of CN105182903A publication Critical patent/CN105182903A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105182903B publication Critical patent/CN105182903B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

一种同一加工特征定义方法，其特征是将具有相同几何拓扑、相同加工策略且相同过程能力指数等级的加工特征定义为同一加工特征。加工特征的几何拓扑通过属性面边图表达，通过加工特征的加工操作及其加工顺序表达加工策略，以形状相同、尺寸不同、加工工艺和公差等级相同的加工特征作为同一特征样本进行过程能力指数的计算，从而建立判定条件。通过加工过程中加工余量、刀具和特征几何状态间的关联关系及其在特征中间状态间的传递关系确定具体加工操作的刀具及其加工余量。本发明提出的方法有效解决了小批量甚至单件生产模式下加工工艺知识重用的问题，为提高数控编程的效率和质量提供了技术支撑。

Description

同一加工特征定义方法
技术领域
本发明涉及一种数控加工技术，尤其是一种加工特征定义方法，具体地说是一种同一加工特征定义方法。
背景技术
加工特征是具有一定加工工程语义的几何形状。在多品种小批量甚至单件生产的模式下，零件各不相同。经过分析发现，零件虽然各不相同，但基本都由相似的加工特征组成。一个零件的加工过程可以看着是组成零件的加工特征的加工过程。以加工特征为载体是实现加工工艺知识积累和优化、智能数控加工的有效手段。但相同加工特征只是几何形状和加工工艺相似，特征尺寸和加工参数并不完全相同。所以将相似到何种程度的加工特征定义为同一加工特征是一个难题。若同一加工特征的条件定义的太严格，则适用性就会有问题，定义的条件只能专用；若同一加工特征的条件定义的太宽松，则有效性就会有问题，影响工艺决策的质量。国际标准化组织ISO 10303AP224定义的传统加工特征只定义了特征的几何形状及其典型工艺方案，几何形状固定，没有涉及尺寸以及加工的公差要求，难以有效支持实际的工艺决策。对于形状复杂的加工特征，传统方法定义的加工特征只能建立加工的最终几何状态与事先定义的典型总体工艺方案间的关联，仅支持简单零件的自动工艺规划与数控编程。复杂加工特征加工过程中每个操作的刀具和加工余量都必须通过反复仿真迭代由人确定，无法满足复杂零件智能数控加工的要求。最新研究公开发表的关于基于加工特征的加工工艺重用方面的论文包括“Rui Huang,Shusheng Zhang,ChanghongXu,Ximao 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 X,Nassehi A,Newman S T.A meta-model of computernumerical controlled part programming languages[J].Proceedings of theInstitution of Mechanical Engineers Part B Journal of EngineeringManufacture,2015.”分别对如何基于特征进行加工工艺重用提出了相应的方法。其中RuiHuang等人以特征为载体确定加工策略和加工刀具，但并没有给出加工策略对加工特征的适用性解决方案，也没有给出复杂加工特征的中间加工状态与刀具、加工余量的迭代关系，难以支持复杂零件的工艺决策。Zhang X等人基于加工特征从数控程序中提取并继承加工工艺，但是并没有给出在满足何种条件下加工特征才能继承加工工艺。针对数控加工中存在的实际问题以及目前研究方面的不足，亟需一种同一加工特征的定义方法，指出满足何种条件才能定义为同一加工特征，进而实现加工工艺的重用以及复杂加工特征加工刀具和加工余量的自动设定，提高数控编程与加工的效率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术对同一加工特征定义难以满足数控编程与加工的需要的问题，发明一种同一加工特征定义的方法。
本发明的技术方案之一是：
一种同一加工特征定义方法，其特征在于将具有相同几何拓扑、相同加工策略且相同过程能力指数等级的加工特征定义为同一加工特征，以此作为加工特征加工工艺知识重用的条件。
所述的相同几何拓扑是指加工特征具有相同的面节点数和相同的面节点连接关系，加工特征的几何拓扑通过属性面边图表达，为了增加同一加工特征定义条件的适用性，相同几何拓扑的条件扩展为几何拓扑结构相似时需满足如下条件：即增加了节点的数目但是未改变节点之间连接的结构形式。
所述的相同加工策略指加工该特征的加工操作及其加工顺序相同。
所述的相同过程能力指数等级指根据能够作为同一样本的加工特征进行计算，过程能力指数计算方法为：Cp＝T/6S，Cp表示过程能力指数，T表示加工特征质量特性值的公差，S为加工特征质量特性值的标准差。
所述同一样本的加工特征是指形状相同、尺寸不同、加工工艺和公差等级相同的加工特征。
所述过程能力指数等级分为4级，分别为：Cp≥1.67，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力过高；1.33≤Cp＜1.67，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力充分；1.0≤Cp＜1.33，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力一般；Cp＜1.0，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力不足。
本发明的技术方案之二是：
一种同一加工特征定义方法，其特征在于对于复杂的加工特征，同一加工特征在具有相同的加工策略的条件下，其具体的刀具信息与每个加工操作的加工余量通过加工过程中加工余量、刀具和特征几何状态间的关联关系确定，其具体方法如下：设加工区域的宽度为x，设加工余量为A，设刀具的直径为D，则x、A、和D需满足的关系为：2A≤x-D，为了满足以上关系，通过调节A和D的大小实现。
所述的加工过程中加工余量、刀具和特征几何状态间的关联关系会在特征中间状态间进行传递，其传递关系指：上一步加工操作的过切可以由下一步加工操作消除的则不影响加工效果，上一步加工操作的欠切在不超过下一步加工操作允许切削量的前提下可继续加工，否则需要重新规划下一步加工操作的刀轨，以保证切削余量均匀。
本发明的有益效果是：
本发明综合考虑了特征的几何形状、尺寸大小、加工工艺，尤其是考虑特征的中间加工状态、刀具与加工余量信息，能够支持复杂加工特征的加工工艺知识重用，进而为加工工艺自动决策和智能数控加工提供技术支撑。
本发明提出的方法有效解决了小批量甚至单件生产模式下加工工艺知识重用的问题，为提高数控编程的效率和质量提供了技术支撑。
附图说明
图1是本发明的槽特征及其属性面边图之一。
图2是本发明的槽特征及其属性面边图之二。
图3是图1中的槽特征俯视图,x为关键加工区域的宽度，A为加工余量，D为刀具的直径。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-3所示。
一种同一加工特征定义方法，是将具有相同几何拓扑、相同加工策略且相同过程能力指数等级的加工特征定义为同一加工特征，以此作为加工特征加工工艺知识重用的条件。其中的相同几何拓扑是指加工特征具有相同的面节点数和相同的面节点连接关系，加工特征的几何拓扑通过属性面边图表达，为了增加同一加工特征定义条件的适用性，相同几何拓扑的条件扩展为几何拓扑结构相似时需满足如下条件：即增加了节点的数目但是未改变节点之间连接的结构形式。相同加工策略是指加工该特征的加工操作及其加工顺序相同。相同过程能力指数等级是指根据能够作为同一样本的加工特征进行计算，过程能力指数计算方法为：Cp＝T/6S，Cp表示过程能力指数，T表示加工特征质量特性值的公差，S为加工特征质量特性值的标准差，过程能力指数等级分为4级，分别为：Cp≥1.67，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力过高；1.33≤Cp＜1.67，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力充分；1.0≤Cp＜1.33，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力一般；Cp＜1.0，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力不足。其中的同一样本的加工特征是指形状相同、尺寸不同、加工工艺和公差等级相同的加工特征。
如图1和图2所示的两个加工特征，都属于槽特征的大类，形状类似，但是又有所差别，尺寸也不相同，通过对比发现其属性邻接图相同，即几何拓扑相同。其加工策略也相同，都是首先进行开槽粗加工，然后铣凸台，铣孔，铣腹板，侧铣内型，最后铣转角。确定了几何拓扑相同和加工策略相同后便可进一步判断其加工工艺的过程能力指数等级是否相同。计算过程能力指数等级需要统计大量的样本，其样本选择方法为：选择形状相同、尺寸不同而加工工艺和公差等级相同的加工特征，选择加工特征的关键质量特性值，对于槽特征，厚度是关键的质量特性值，公差即厚度的公差。确定了特征的样本后，过程能力指数计算方法为：Cp＝T/6S，Cp表示过程能力指数，T表示加工特征质量特性值的公差，S为加工特征质量特性值的标准差。(过程能力指数的具体计算方法请参考中国国家发明专利《基于特征的多品种小批量生产零件过程能力指数确定方法》，专利申请号：201410043698.5)。
过程能力指数计算后分析各自的过程能力指数的等级，按照如下方法确定等级：分别为：Cp≥1.67，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力过高，1.33≤Cp＜1.67，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力充分，1.0≤Cp＜1.33，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力一般，Cp＜1.0，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力不足。
若经过分析，发现过程能力指数处于同一等级，则为同一加工特征，相应的加工工艺便可以重用，否则不能定义为同一加工特征。
对于为了增加同一加工特征定义条件的适用性，相同几何拓扑的条件也可扩展为几何拓扑结构相似，需满足如下条件：即增加了节点的数目但是未改变节点之间连接的结构形式。在该实施方式中可解释为：图1和图2中加工特征的侧壁为4个侧壁，若将侧壁增加为5个，并不影响几何的拓扑结构，依然能够作为几何拓扑相同。
对于图1和图2所示的加工特征，都是复杂加工特征，在一些关键区域会影响刀具的直径选择。如图3所示，设关键加工区域的宽度为x，设加工余量为A，设刀具的直径为D，则x、A、和D需满足的关系为：2A≤x-D，为了满足以上关系，可通过调节A和D的大小实现。图3中的虚线表示上一步加工操作的残留位置。
加工过程中加工余量、刀具和特征几何状态间的关联关系会在特征中间状态间的进行传递，其传递关系指：上一步加工操作的过切可以由下一步加工操作消除的则不影响加工效果，上一步加工操作的欠切在不超过下一步加工操作允许切削量的前提下可继续加工，否则需要重新规划下一步加工操作的刀轨，以保证切削余量均匀。以图3为例进行说明，若在腹板的加工过程中刀具在经过狭窄区域时，即图3中宽度为x的区域，若在侧壁处发生的过切，即假设预定的在侧壁处的加工余量为A，而实际的加工余量小于A，只要余量大于0，则下一步侧壁的加工即可消除该过切的影响。若在侧壁处发生欠切，即实际的加工余量大于A，若该余量大于侧壁加工时的允许值，则侧壁的加工刀轨需要多加一层，重新规划。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种同一加工特征定义方法，其特征在于将具有相同几何拓扑、相同加工策略且相同过程能力指数等级的加工特征定义为同一加工特征，以此作为加工特征加工工艺知识重用的条件，以支持复杂加工特征的加工工艺知识重用，进而为加工工艺自动决策和智能数控加工提供技术支撑，有效解决小批量甚至单件生产模式下加工工艺知识重用的问题，为提高数控编程的效率和质量提供技术支撑；所述的相同几何拓扑是指加工特征具有相同的面节点数和相同的面节点连接关系，加工特征的几何拓扑通过属性面边图表达，为了增加同一加工特征定义条件的适用性，相同几何拓扑的条件扩展为几何拓扑结构相似时需满足如下条件：即增加了节点的数目但是未改变节点之间连接的结构形式；所述的相同加工策略指加工该特征的加工操作及其加工顺序相同；所述的相同过程能力指数等级指根据能够作为同一样本的加工特征进行计算，过程能力指数计算方法为：，C p 表示过程能力指数，T表示加工特征质量特性值的公差，S为加工特征质量特性值的标准差。
2.如权利要求1所述的同一加工特征定义方法，其特征在于所述同一样本的加工特征是指形状相同、尺寸不同、加工工艺和公差等级相同的加工特征。
3.如权利要求1所述的同一加工特征定义方法，其特征在于所述过程能力指数等级分为4级，分别为：，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力过高；，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力充分；，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力一般；，表示加工工艺加工相应加工特征的过程能力不足。
4.如权利要求1所述的同一加工特征定义方法，其特征在于对于复杂的加工特征，同一加工特征在具有相同的加工策略的条件下，其具体的刀具信息与每个加工操作的加工余量通过加工过程中加工余量、刀具和特征几何状态间的关联关系确定，其具体方法如下：设加工区域的宽度为x，设加工余量为A，设刀具的直径为D，则x、A、和D需满足的关系为：，为了满足以上关系，通过调节A和D的大小实现。
5.如权利要求1所述的同一加工特征定义方法，其特征在于所述的加工过程中加工余量、刀具和特征几何状态间的关联关系会在特征中间状态间进行传递，其传递关系指：上一步加工操作的过切可以由下一步加工操作消除的则不影响加工效果，上一步加工操作的欠切在不超过下一步加工操作允许切削量的前提下可继续加工，否则需要重新规划下一步加工操作的刀轨，以保证切削余量均匀。
CN201510678719.5A 2015-10-19 2015-10-19 同一加工特征定义方法 Active CN105182903B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510678719.5A CN105182903B (zh) 2015-10-19 2015-10-19 同一加工特征定义方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510678719.5A CN105182903B (zh) 2015-10-19 2015-10-19 同一加工特征定义方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105182903A CN105182903A (zh) 2015-12-23
CN105182903B true CN105182903B (zh) 2018-03-09

Family

ID=54905046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510678719.5A Active CN105182903B (zh) 2015-10-19 2015-10-19 同一加工特征定义方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105182903B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109635354A (zh) * 2018-11-19 2019-04-16 江苏科技大学 一种面向船用柴油机箱体类零件的工艺路线智能优选方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003114713A (ja) * 2001-10-09 2003-04-18 Nippon Steel Corp 品質不良の原因解析方法
CN103197609A (zh) * 2013-04-17 2013-07-10 南京航空航天大学 数控加工动态特征建模方法
CN103760814A (zh) * 2014-01-29 2014-04-30 南京航空航天大学 基于特征的多品种小批量生产零件过程能力指数确定方法
CN104808588A (zh) * 2015-02-15 2015-07-29 南京航空航天大学 基于特征的碎面自动组合与拟合方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003114713A (ja) * 2001-10-09 2003-04-18 Nippon Steel Corp 品質不良の原因解析方法
CN103197609A (zh) * 2013-04-17 2013-07-10 南京航空航天大学 数控加工动态特征建模方法
CN103760814A (zh) * 2014-01-29 2014-04-30 南京航空航天大学 基于特征的多品种小批量生产零件过程能力指数确定方法
CN104808588A (zh) * 2015-02-15 2015-07-29 南京航空航天大学 基于特征的碎面自动组合与拟合方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105182903A (zh) 2015-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103699055B (zh) 飞机结构件智能数控加工编程系统及方法
CN105750543B (zh) 一种棋盘式激光扫描路径规划方法
CN103336485B (zh) 飞机结构件腹板铣削加工轨迹快速生成方法
CN105607579B (zh) 一种机床加工智能节能控制方法及系统
CN103341787B (zh) 基于特征的数控加工刀具半径补偿方法
CN104217063B (zh) 用于钢轨轧制孔型的仿真设计方法
CN107193266A (zh) 一种大数据的平台监控系统
CN103365243B (zh) 转角侧铣加工轨迹快速生成方法
CN104808587A (zh) 一种基于机加工设备运行状态的稼动率统计方法
CN104570948B (zh) 航天板类零件孔特征加工方法
CN110244657B (zh) 一种基于知识表达模型的复杂曲面数字化制造方法
Lv et al. A cross-entropy-based approach for the optimization of flexible process planning
CN103971019A (zh) 一种基于几何特征的工件加工能耗预测方法
CN103472766A (zh) 工艺方案与加工单元相融合的结构件数控加工链生成方法
CN105182903B (zh) 同一加工特征定义方法
CN103500251A (zh) 数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法
CN107030208B (zh) 一种修边冲孔类模具的加工方法
CN115755758A (zh) 基于神经网络模型的机床加工控制方法
CN106774188A (zh) 生产执行系统、监测数据异常的方法及监控生产的方法
CN203911974U (zh) 基于串口服务的机床信息联网系统
CN107491036A (zh) 机床加工能耗控制方法及加工机床
Grabowik et al. A survey on CAPP systems development methods
CN104751275A (zh) 面向能耗的离散制造系统资源的动态配置方法
CN103389682A (zh) 面向模具制造的数字模型快速修复与智能数控编程系统
CN106624259A (zh) 一种高效数控切割系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant