數(shù)控加工自定義加工特征方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種零件數(shù)控加工編程方法，尤其涉及一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工特征自定義方法和應(yīng)用，主要是一種針對復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的加工特征按照用戶零件的特點(diǎn)和要求進(jìn)行自定義，實(shí)現(xiàn)刀具軌跡自動生成的方法，屬于CAD/CAM/CAPP領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著我國航空航天技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用越來越廣泛。復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工工藝復(fù)雜，工藝準(zhǔn)備周期長，且復(fù)雜結(jié)構(gòu)件具有多品種、小批量的特點(diǎn)，這就要求復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工具有很強(qiáng)的快速響應(yīng)能力。
[0003]特征是具有一定工程語義的幾何形狀，一般與應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)，在不同的領(lǐng)域有著不同的內(nèi)涵。在復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工領(lǐng)域，加工特征作為加工工藝知識的載體，能夠明顯提升加工工藝準(zhǔn)備的效率與規(guī)范化，并保證加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。
[0004]國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO在STEP AP224中發(fā)布了加工特征的定義標(biāo)準(zhǔn)，但是STEPAP224中定義的特征結(jié)構(gòu)簡單，承載的加工語義簡單，無法滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的表達(dá)要求。在傳統(tǒng)的制造特征應(yīng)用系統(tǒng)中，特征的定義是固定的，應(yīng)用范圍的局限性較大，且新特征的加入需要修改識別、工藝決策等模塊的底層算法，可擴(kuò)展性差，同時對于不同的企業(yè)，其零件之間具有很大的差異，構(gòu)成零件的特征也有很大的差異，傳統(tǒng)固定意義的加工特征已不具備面向多企業(yè)、多品種的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的普適性，這就對復(fù)雜結(jié)構(gòu)件加工特征的定義提出更尚的要求。
[0005]針對實(shí)際生產(chǎn)中存在的問題，亟需一種加工特征用戶自定義方法，允許用戶根據(jù)自己的制造資源、零件的幾何和工藝特點(diǎn)、企業(yè)編程習(xí)慣來定義自己的加工特征，系統(tǒng)能夠自動解析用戶自定義特征的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，自動匹配識別算法，實(shí)現(xiàn)特征幾何和特征工藝方案的關(guān)聯(lián)，自動完成零件特征的工藝決策，生成特征加工的刀具軌跡。此方法可以提高復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的編程效率和編程質(zhì)量，縮短零件的制造周期，同時能夠很好的實(shí)現(xiàn)企業(yè)工藝知識的積累。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工過程中加工特征定義固定，應(yīng)用范圍有限等問題，發(fā)明一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工特征用戶自定義方法，實(shí)現(xiàn)加工特征的用戶自定義，改善加工特征的適用性，提高復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控編程的效率和質(zhì)量。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
1、由用戶根據(jù)企業(yè)的制造資源、零件結(jié)構(gòu)以及編程習(xí)慣自定義加工特征的幾何形狀，定義加工特征幾何形狀的拓?fù)潢P(guān)系以及面、邊屬性，并由用戶定義加工特征的關(guān)鍵幾何參數(shù)信息及其計(jì)算方法，為自定義的每一種加工特征賦予唯一標(biāo)識，在用戶將加工特征的信息交互輸入完成后，通過結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)表達(dá)加工特征；最后，根據(jù)用戶自定義的加工特征幾何之間的拓?fù)潢P(guān)系以及面、邊屬性信息進(jìn)行特征識別，并提取特征的關(guān)鍵幾何參數(shù)信息。
[0008]2、所述的自定義特征結(jié)構(gòu)化表達(dá)，是根據(jù)用戶選擇的幾何元素，自動計(jì)算各幾何元素的關(guān)鍵屬性信息和幾何元素之間的連接信息以及位置信息，構(gòu)建定義特征的屬性面邊圖，并以父子節(jié)點(diǎn)的樹形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)加工特征幾何元素的表達(dá)和輸出。
[0009]3、所述的對加工特征進(jìn)行解析，實(shí)現(xiàn)加工特征的識別，是首先構(gòu)建整個零件的屬性面邊圖，按照定義特征的結(jié)構(gòu)化層級結(jié)構(gòu)，查找符合條件的特征幾何元素，構(gòu)建用戶定義的加工特征，同時提取特征幾何元素的關(guān)鍵參數(shù)信息。
[0010]4、通過以下方法實(shí)現(xiàn)加工工藝規(guī)則的定義與解析:使用解釋型語義規(guī)則定義加工特征的典型工藝方案，是用戶根據(jù)該方法提供的解釋型語言規(guī)則，定義特征各元素集的典型加工工藝方案，定義該加工特征的典型加工策略、加工余量、加工操作、加工刀具及對應(yīng)的參數(shù)，同時根據(jù)特征的加工精度、表面質(zhì)量等關(guān)鍵參數(shù)信息建立工藝規(guī)則，以此確定每一個具體加工特征所對應(yīng)的加工策略、加工操作及其對應(yīng)的參數(shù)；由用戶為加工該特征的各種加工操作點(diǎn)選所需要的驅(qū)動幾何元素，自動記錄所選取的驅(qū)動幾何模式；根據(jù)特征的尺寸以及加工余量建立規(guī)則，確定加工該特征所需的刀具；由用戶自定義該加工特征所需檢測的中間加工狀態(tài)，也可由用戶自定義觸發(fā)中間加工狀態(tài)檢測所需的條件。
[0011]5、通過以下方法基于用戶自定義的加工特征進(jìn)行數(shù)控加工切削參數(shù)優(yōu)化:根據(jù)加工特征信息，建立基于特征的切削參數(shù)優(yōu)化模型，是根據(jù)用戶自定義加工特征的幾何信息和工藝信息，獲取特征的中間加工狀態(tài)，根據(jù)中間狀態(tài)信息對加工特征進(jìn)行力學(xué)模型匹配并計(jì)算切削力、變形、功率等約束條件，考慮機(jī)床、刀具和材料信息計(jì)算該加工特征的各種操作所需的切削參數(shù)，包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、切深和切寬。
[0012]6、通過以下方法實(shí)現(xiàn)基于自定義加工特征的數(shù)控加工自動編程:根據(jù)用戶自定義的加工特征的幾何形狀以及用戶自定義的加工工藝方案，建立自定義加工特征解析程序，解析程序通過逐行讀取自定義加工特征幾何元素的唯一標(biāo)識，通過關(guān)鍵字符的判斷，對用戶自定義的加工特征幾何形狀和用戶自定義的加工工藝之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行解析，確保幾何元素和加工工藝實(shí)現(xiàn)一一對應(yīng)的關(guān)系，由基于加工特征的切削參數(shù)優(yōu)化模型對各個特征的切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，考慮加工變形和加工路徑因素，對加工特征進(jìn)行排序，進(jìn)而自動生成零件的加工刀軌。
[0013]8、通過以下方法實(shí)現(xiàn)基于用戶自定義加工特征的加工過程自適應(yīng)調(diào)整:基于用戶自定義加工特征制定加工過程中出現(xiàn)的加工問題進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整策略，根據(jù)不同的檢測或者監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行加工策略調(diào)整，包括裝夾調(diào)整和刀軌調(diào)整；制定不同加工特征與不同加工操作自適應(yīng)調(diào)整對應(yīng)的規(guī)則，根據(jù)規(guī)則確定調(diào)整策略。
[0014]
本發(fā)明的有益效果:
與現(xiàn)有基于加工特征的數(shù)控加工與編程方法相比，本發(fā)明提出的方法允許用戶根據(jù)自己的制造資源、零件的幾何和工藝特點(diǎn)、企業(yè)編程習(xí)慣來定義自己的加工特征，系統(tǒng)能夠自動解析用戶自定義特征的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，自動匹配識別算法，實(shí)現(xiàn)特征幾何和特征工藝的關(guān)聯(lián)，自動完成零件特征的工藝決策，生成加工特征的刀具軌跡。此方法可以提高復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的編程效率和編程質(zhì)量，縮短零件的制造周期，同時能夠很好的實(shí)現(xiàn)企業(yè)工藝知識的積累。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明加工特征自定義及應(yīng)用的流程圖。
[0016]圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】使用的零件。
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的用戶自定義加工特征的幾何元素構(gòu)成，針對該實(shí)例的“槽特征”，其中B_i代表底面幾何元素族；S_i代表側(cè)面幾何元素族；SC_i代表轉(zhuǎn)角面幾何元素族。
[0018]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中用戶自定義加工特征的屬性面邊圖。采用多位編碼的形式表示幾何元素之間的連接和位置關(guān)系，圖中各幾何元素之間的編碼第1位代表連接關(guān)系:0代表無連接，1代表凹連接，2代表凸連接；第2位代表位置關(guān)系:1代表相切，2代表平行，3代表垂直，“.?”代表其他添加的屬性值。
[0019]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中自定義“槽特征”所生成“腹板”的加工刀軌。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0021]如圖1-5所示。
[0022]一種數(shù)控加工自定義加工特征方法，其流程如圖1所示，以零件的三維CAD模型為基礎(chǔ)，先由用戶根據(jù)企業(yè)的制造資源、零件結(jié)構(gòu)以及編程習(xí)慣自定義加工特征的幾何形狀，通過交互界面點(diǎn)選零件的三維模型的幾何元素，自動記錄所選幾何元素之間的拓?fù)潢P(guān)系以及面、邊屬性，由用戶定義加工特征的關(guān)鍵幾何參數(shù)信息及其計(jì)算方法，為自定義的每一種加工特征賦予唯一標(biāo)識，用戶將加工特征的信息交互輸入完成后，通過結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)表達(dá)加工特征；根據(jù)用戶自定義的加工特征幾何之間的拓?fù)潢P(guān)系以及面、邊屬性信息進(jìn)行特征識別，并提取特征的關(guān)鍵幾何參數(shù)信息。在此過程中可由用戶以規(guī)則的形式自定義加工特征的