分别进行沿截平面平行方向和截平面垂直方向的样条曲线插值形成拟合曲线，生成刀位轨迹。
[0053]CL路径法是目前常用的三角网格模型刀具轨迹生成方法之一，而现有的CL路径加工方法，仅对截取的刀位点沿截平面的平行方向进行样条曲线的拟合插值，因而存在着沿垂直于截平面方向的光滑问题。本发明将所述数控系统设置所述双向插值法子系统来控制对所述球头刀具对曲面工件的加工，所述双向插值法子系统是在通过CL路径法构建三角网格曲面的等距偏置面，通过截平面求取偏置面的交点，并沿截平面平行方向进行二维的样条曲线插值，再使用一系列垂直于截平面的垂直面对截平面平行方向插值得到的样条曲线进行二次截面求取交点，并对二次截取的交点进行样条曲线插值，最终生成有效的刀位轨迹。因此通过所述双向插值法子系统生成的刀位轨迹对所述曲面工件的加工能够避免出现沿垂直于截平面方向的光滑问题，使所述曲面工件表面光滑连续，所述数控机床可有效完成所述球头刀具的加工操作，提高了曲面工件的加工质量和加工精度。需要说明，所述子系统可以为软件或固件，其中软件设有函数或子程序。
[0054]进一步说明，如图3所示，所述双向插值法子系统操作步骤如下:
[0055](I)偏置三角网格模型:构建加工曲面的等距偏置面，刀位点位于所述等距偏置面上；
[0056](2)截平面求取交点:以一系列截平面与所述等距偏置面相交，求取平面与面片棱边的交点；
[0057](3)截平面方向上样条曲线插值:对步骤(2)中求取的交点，沿截平面平行方向进行二维的样条曲线插值，获得沿截平面方向的拟合曲线bu;
[0058](4)二次截面求取交点:以一系列垂直于截平面的垂直面对所述截平面平行方向插值得到的样条曲线进行二次截面求取交点；
[0059](5)垂直面方向上样条曲线插值:对二次截面求取的交点，沿截平面垂直方向进行样条曲线插值，生成拟合曲线tv，即新的刀位轨迹；
[0060](6)刀位路径输出:所述生成的刀位轨迹通过NC代码输出，用于所述数控机床对曲面工件的加工。
[0061]如图2所示，目前现有的CL路径法主要是通过构建三角网格曲面的等距偏置面，再用截平面求取偏置面的刀位点，主要操作步骤包括:偏置三角网格模型，截平面求取交点，样条曲线插值，刀位路径生成输出；因此只对刀位点沿平行于截平面方向对刀位点进行样条曲线插值，生成的刀位路径加工的工件只是沿该方向光滑连续，并且而在垂直于截平面方向上的刀位轨迹并无任何处理。
[0062]如图3所示，所述双向插值法子系统在原有方法的基础上，增加了沿垂直于截平面方向的光滑处理，即使用一些列垂直于截平面的垂直面对截平面平行方向插值得到的样条曲线进行二次截面求取交点，并对二次截取的交点进行样条曲线插值，有效避免了沿垂直于截平面方向的光滑问题，提高了所述球头刀具对所述曲面工件的加工质量，如图4所示。
[0063]进一步说明，所述等距偏置面的偏置距离为所述球头刀具的半径。
[0064]所述CL路径法适用于所述球头刀具的刀位路径的生成，通过构建三角网格曲面的等距偏置面，所求取的刀位点位于所述等距偏置面上，则需要刀位点和加工曲面的距离与所述球头刀具半径相等才能保证所述球头刀具对曲面工件的加工，因此所述偏置距离为所述球头刀具半径。
[0065]进一步说明，所述垂直面通过牛顿逼近法或二分法对截平面方向上的样条曲线的截取交点进行坐标求解。
[0066]所述牛顿逼近法可快速逼近所求根，而所述二分法也可快速查找到所求解，两者广泛运用于计算机中，因此采用牛顿逼近法或二分法对截平面方向上的样条曲线的截取交点进行坐标求解，提高了求取截取交点的效率，即提高了获得所述刀位点的效率，准确而快速。
[0067]以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它【具体实施方式】，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法，其特征在于:用于数控机床，包括如下加工步骤: (1)于数控系统中构建三角网格曲面的等距偏置面； (2)截平面求取交点并沿截平面方向上样条曲线插值； (3)垂直面求取交点并沿垂直面方向上样条曲线插值； (4)生成并输出所述球头刀具的加工曲面工件的刀位轨迹； (5)将工件放入加工台，通过夹具定位固定； (6)由刀库出刀对刀，定位加工起点位置； (7)所述球头刀具依步骤(4)获得的刀位轨迹，于加工台上进行三角网格曲面工件的加工，获得成品。2.根据权利要求1所述的面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法，其特征在于:所述截平面求取交点是以一系列截平面与所述等距偏置面相交，求取平面与面片棱边的交点。3.根据权利要求1所述的面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法，其特征在于:所述垂直面求取交点是以一系列垂直于截平面的垂直面对所述截平面平行方向插值得到的样条曲线进行二次截面求取交点。4.根据权利要求1所述的面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法，其特征在于:所述生成的刀位轨迹通过NC代码输出，控制所述球头刀具对所述三角网格曲面工件的加工。5.—种双向插值法加工曲面工件的数控机床，包括加工台、球头刀具和数控系统，其特征在于:所述数控系统设置有控制所述球头刀具刀位轨迹的双向插值法子系统，所述球头刀具由所述数控系统控制其对三角网格曲面工件加工； 所述双向插值法子系统是通过CL路径法构建三角网格曲面的等距偏置面、截平面以及垂直于截平面的垂直面，并对截平面和垂直面截取的交点分别进行沿截平面平行方向和截平面垂直方向的样条曲线插值形成拟合曲线，生成刀位轨迹。6.根据权利要求5所述的一种双向插值法加工曲面工件的数控机床，其特征在于:所述双向插值法子系统操作步骤如下: (1)偏置三角网格模型:构建加工曲面的等距偏置面，刀位点位于所述等距偏置面上； (2)截平面求取交点:以一系列截平面与所述等距偏置面相交，求取平面与面片棱边的交占.(3)截平面方向上样条曲线插值:对步骤(2)中求取的交点，沿截平面平行方向进行二维的样条曲线插值，获得沿截平面方向的拟合曲线； (4)二次截面求取交点:以一系列垂直于截平面的垂直面对所述截平面平行方向插值得到的样条曲线进行二次截面求取交点； (5)垂直面方向上样条曲线插值:对二次截面求取的交点，沿截平面垂直方向进行样条曲线插值，生成拟合曲线，即新的刀位轨迹； (6)刀位路径输出:所述生成的刀位轨迹通过NC代码输出，用于所述数控机床对曲面工件的加工。7.根据权利要求6所述的一种双向插值法加工曲面工件的数控机床，其特征在于:所述等距偏置面的偏置距离为所述球头刀具的半径。8.根据权利要求6所述的一种双向插值法加工曲面工件的数控机床，其特征在于:所述垂直面通过牛顿逼近法或二分法对截平面方向上的样条曲线的截取交点进行坐标求解。
【专利摘要】面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法及其应用，用于数控机床，包括如下加工步骤：(1)于数控系统中构建三角网格曲面的等距偏置面；(2)截平面求取交点并沿截平面方向上样条曲线插值；(3)垂直面求取交点并沿垂直面方向上样条曲线插值；(4)生成并输出加工曲面工件的刀位轨迹；(5)将工件放入加工台，通过夹具定位固定；(6)由刀库出刀对刀，定位加工起点位置；(7)球头刀具依获得的刀位轨迹，进行加工。本发明提出的面向三角网格曲面的双向插值数控代码生成方法并应用于数控机床，使所述三角网格曲面工件的加工避免出现沿垂直于截平面方向的光滑问题，加工方便，操作简单，提高三角网格曲面工件的加工质量和精度。
【IPC分类】G05B19/19
【公开号】CN105676777
【申请号】CN201610027186
【发明人】高健, 文豪, 张亚利, 邓海祥, 汤晖, 陈云, 贺云波
【申请人】广东工业大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月15日