淺析復(fù)雜工件數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)

陳凱

摘 要：復(fù)雜工件的應(yīng)用范圍十分廣泛，在很多領(lǐng)域中都會(huì)應(yīng)用到，因此復(fù)雜工件的生產(chǎn)加工研究始終是熱點(diǎn)議題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)復(fù)雜工件的工藝水平要求又有所提高，要求生產(chǎn)加工的復(fù)雜工件精度不斷跟上產(chǎn)業(yè)的需求標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前我國(guó)對(duì)復(fù)雜工件的加工已經(jīng)采用了數(shù)控加工技術(shù)，對(duì)比傳統(tǒng)的加工方法實(shí)現(xiàn)了高速度、高精度的加工目標(biāo)。本文試分析了復(fù)雜工件數(shù)控加工的關(guān)鍵技術(shù)中的識(shí)別特征和簡(jiǎn)化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜工件；數(shù)控加工；技術(shù)

中圖分類號(hào)：TG65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和產(chǎn)業(yè)設(shè)備的更新，因此使用的復(fù)雜工件結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜，如何提高復(fù)雜工件的生產(chǎn)效率和加工工藝一直是加工行業(yè)追尋的目標(biāo)，當(dāng)前加工產(chǎn)業(yè)利用數(shù)控加工技術(shù)為各個(gè)領(lǐng)域提供了精準(zhǔn)、優(yōu)良的復(fù)雜工件，支持了航空航天、汽車等多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。

1.復(fù)雜工件特征識(shí)別

數(shù)控加工程序是需要根據(jù)復(fù)雜工件的特征來(lái)進(jìn)行數(shù)控編程，然后促進(jìn)精加工的實(shí)現(xiàn)，因此復(fù)雜工件數(shù)控加工技術(shù)的研究需要對(duì)特征識(shí)別進(jìn)行分析。

1.1 圓角特征識(shí)別。復(fù)雜工件的類型多種多樣，具體的形態(tài)也會(huì)呈現(xiàn)出不同特點(diǎn)，其中圓角的特征會(huì)出現(xiàn)很多次，圓角特征主要功能是能夠以滑面進(jìn)行工作，取代尖點(diǎn)或者尖邊，滑面具有降低應(yīng)力、美觀的效能。圓角特征識(shí)別后能夠促進(jìn)CAE需要的模型順利建成，因此在遵循匹配原則基礎(chǔ)上，對(duì)二邊流形體進(jìn)行了圓角特征的識(shí)別。二邊流形體特點(diǎn)是：第一，每條邊均處于兩個(gè)面間；第二，不存在面與邊相交；第三，建立模型要求所有實(shí)體是存在界限的。滿足這些要求的工件可以為本文提供研究資料，圓角特征的功能之前有陳述，由于要減少工件的應(yīng)力，這些圓角生成之后都會(huì)呈現(xiàn)一定的彎曲，有別于平面。圓角特征的識(shí)別需要轉(zhuǎn)變對(duì)工件模型整體的識(shí)別判斷，從模型的面入手，進(jìn)行識(shí)別。對(duì)于圓角特征識(shí)別從模型的單元面入手后，還要分析判斷這些面的方向數(shù)，數(shù)控程序中對(duì)于單向面進(jìn)行識(shí)別而對(duì)其他面并不做識(shí)別，因此使用FACE中sides函數(shù)對(duì)所生成的面進(jìn)行計(jì)算，求出面的方向數(shù)如果是SINGLE_SIDED，則這個(gè)面可以為模型中所識(shí)別，也可以進(jìn)行后續(xù)的處理。滿足單向方向數(shù)的條件后，再進(jìn)行非平面識(shí)別，遇到平面識(shí)別結(jié)果后這項(xiàng)工作即可終止，而對(duì)非平面類型可以繼續(xù)。然后是對(duì)面各條邊進(jìn)行識(shí)別，判斷光滑邊的存在，光滑邊如果存在那么可以對(duì)其兩邊的面進(jìn)行不平行識(shí)別，最后如果還符合識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，就可以識(shí)別為圓角特征。而如果這個(gè)面的類型屬于圓柱類型，還要計(jì)算其邊界弧度，需要注意的地方是這里的計(jì)算結(jié)果不能超過(guò)3.14。

1.2 倒角特征識(shí)別。工件中呈現(xiàn)倒角特征的機(jī)會(huì)很多，這屬于一種過(guò)渡特征，復(fù)雜工件的形態(tài)之中會(huì)有多處體現(xiàn)倒角特征，其中主要的是利用圓錐面或者平面呈現(xiàn)倒角特征，以平面或圓錐面替換立體圖形的邊?；谶@兩種常用方法，倒角特征主要分成了兩種，其一是使用平面替換生成的倒角特征，其二是使用圓錐面生成的倒角特征。倒角特征是利用平面或者圓錐面在復(fù)雜工件的某些地方替代立體圖形的邊，替換之后立體圖形原來(lái)邊的位置就成為新的面，這個(gè)面無(wú)論是平面還是圓錐面類型，都與圓角特征有所差異，最大的差異就是這些重新生成的面不具有光滑過(guò)渡的特征。倒角特征識(shí)別主要是轉(zhuǎn)變對(duì)整個(gè)立體圖形的識(shí)別方式，著重對(duì)單獨(dú)面進(jìn)行識(shí)別，由于倒角特征分為了兩種，在識(shí)別的過(guò)程中也是針對(duì)這兩種類型做出識(shí)別結(jié)果，然后與圓角特征的識(shí)別步驟一樣，判斷單向方向數(shù)，之后與圓角特征不同，這里需要識(shí)別面中各個(gè)邊不含有光滑邊，之后計(jì)算面中帶長(zhǎng)和帶寬比值，比值的結(jié)果要大于5。最后，還要確定倒角特征面與其帶長(zhǎng)連接相鄰兩個(gè)面的夾角度數(shù)范圍，鄰面與倒角特征面的角度需要在110°和70°之間，兩個(gè)鄰面間的夾角需要保證在60°和120°之間。

1.3 孔特征識(shí)別?？滋卣魇菑?fù)雜工件的基本特征，本文具體闡述的是兩種，其一為圓孔特征，其二為異型孔特征。孔特征的識(shí)別與圓角特征和倒角特征有相似之處，需要對(duì)面的方向性作識(shí)別，而且孔特征通常是存在平面或曲面內(nèi)部，是由復(fù)雜工件幾何層信息中的邊組成。在確定方向性后，要判斷面中環(huán)數(shù)，小于2的都不是孔特征。此外還要保證環(huán)是內(nèi)環(huán)類型，且內(nèi)環(huán)邊是為凸邊，內(nèi)環(huán)所有的凸邊對(duì)應(yīng)的面構(gòu)建而成的孔特征是最終識(shí)別的結(jié)果。

2.簡(jiǎn)化技術(shù)

使用簡(jiǎn)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中的便捷操作，提高復(fù)雜工件數(shù)控加工的工作效率，因此這種技術(shù)措施也是值得探討和研究的。復(fù)雜工件的簡(jiǎn)化技術(shù)是為了能夠提升數(shù)控加工的工作效率，簡(jiǎn)化技術(shù)方案可以分為整體簡(jiǎn)化和分步簡(jiǎn)化。其中，整體簡(jiǎn)化就是將已經(jīng)獲得的識(shí)別特征歸為一個(gè)整體，然后從整體出發(fā)進(jìn)行刪減工作，這類簡(jiǎn)化技術(shù)適用于倒角特征、孔特征以及簡(jiǎn)單的圓角特征。與之相對(duì)，分步簡(jiǎn)化技術(shù)適合應(yīng)用于復(fù)雜的圓角特征，和一些需要按照順序進(jìn)行簡(jiǎn)化的特征，分步簡(jiǎn)化特征是將所獲得的識(shí)別特征變成單獨(dú)的面、邊、圖形式，利用這種互不相連的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)逐一刪除的簡(jiǎn)化步驟。分步簡(jiǎn)化特征實(shí)施過(guò)程中也可以包含整體簡(jiǎn)化，一般刪除步驟中會(huì)有一些簡(jiǎn)單的圓角特征和孔特征，當(dāng)出現(xiàn)這些特征時(shí)，可以將其視為整體進(jìn)行刪除。

結(jié)語(yǔ)

特征識(shí)別和簡(jiǎn)化技術(shù)是復(fù)雜工件數(shù)控加工過(guò)程中使用的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文對(duì)復(fù)雜工件特征識(shí)別和簡(jiǎn)化技術(shù)進(jìn)行了分析，但是仍然存在不足，日后還需專業(yè)技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)這兩項(xiàng)技術(shù)的研究，增進(jìn)復(fù)雜工件數(shù)控加工工藝。

參考文獻(xiàn)

[1]姬俊鋒.復(fù)雜整體葉輪數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2009.