同一加工特征定义方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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, ChanghongXujXimao 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 XjNassehi A，Newman S T.A meta-model ofcomputer numerical controlled part programming languages[J].Proceedingsof the Institut1n 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】
[0003]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。
[0004]本发明的技术方案之一是:
[0005]—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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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，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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]本发明的技术方案之二是:
[0012]—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:2k ( x-D，为了满足以上关系，通过调节A和D的大小实现。
[0013]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。
[0014]本发明的有益效果是:
[0015]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。
[0016]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】
[0017]图1是本发明的槽特征及其属性面边图之一。
[0018]图2是本发明的槽特征及其属性面边图之二。
[0019]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】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0021]如图1-3所示。
[0022]—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