淺析復雜工件數控加工關鍵技術

陳凱

摘 要：復雜工件的應用范圍十分廣泛，在很多領域中都會應用到，因此復雜工件的生產加工研究始終是熱點議題。隨著科學技術的不斷發展，各行各業對復雜工件的工藝水平要求又有所提高，要求生產加工的復雜工件精度不斷跟上產業的需求標準。當前我國對復雜工件的加工已經采用了數控加工技術，對比傳統的加工方法實現了高速度、高精度的加工目標。本文試分析了復雜工件數控加工的關鍵技術中的識別特征和簡化技術。

關鍵詞：復雜工件；數控加工；技術

中圖分類號：TG65 文獻標識碼：A

經濟和科技的發展促進了產業結構的調整和產業設備的更新，因此使用的復雜工件結構越發復雜，如何提高復雜工件的生產效率和加工工藝一直是加工行業追尋的目標，當前加工產業利用數控加工技術為各個領域提供了精準、優良的復雜工件，支持了航空航天、汽車等多個領域的發展。

1.復雜工件特征識別

數控加工程序是需要根據復雜工件的特征來進行數控編程，然后促進精加工的實現，因此復雜工件數控加工技術的研究需要對特征識別進行分析。

1.1 圓角特征識別。復雜工件的類型多種多樣，具體的形態也會呈現出不同特點，其中圓角的特征會出現很多次，圓角特征主要功能是能夠以滑面進行工作，取代尖點或者尖邊，滑面具有降低應力、美觀的效能。圓角特征識別后能夠促進CAE需要的模型順利建成，因此在遵循匹配原則基礎上，對二邊流形體進行了圓角特征的識別。二邊流形體特點是：第一，每條邊均處于兩個面間；第二，不存在面與邊相交；第三，建立模型要求所有實體是存在界限的。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力，這些圓角生成之后都會呈現一定的彎曲，有別于平面。圓角特征的識別需要轉變對工件模型整體的識別判斷，從模型的面入手，進行識別。對于圓角特征識別從模型的單元面入手后，還要分析判斷這些面的方向數，數控程序中對于單向面進行識別而對其他面并不做識別，因此使用FACE中sides函數對所生成的面進行計算，求出面的方向數如果是SINGLE_SIDED，則這個面可以為模型中所識別，也可以進行后續的處理。滿足單向方向數的條件后，再進行非平面識別，遇到平面識別結果后這項工作即可終止，而對非平面類型可以繼續。然后是對面各條邊進行識別，判斷光滑邊的存在，光滑邊如果存在那么可以對其兩邊的面進行不平行識別，最后如果還符合識別標準，就可以識別為圓角特征。而如果這個面的類型屬于圓柱類型，還要計算其邊界弧度，需要注意的地方是這里的計算結果不能超過3.14。

1.2 倒角特征識別。工件中呈現倒角特征的機會很多，這屬于一種過渡特征，復雜工件的形態之中會有多處體現倒角特征，其中主要的是利用圓錐面或者平面呈現倒角特征，以平面或圓錐面替換立體圖形的邊。基于這兩種常用方法，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邊的位置就成為新的面，這個面無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渡的特征。倒角特征識別主要是轉變對整個立體圖形的識別方式，著重對單獨面進行識別，由于倒角特征分為了兩種，在識別的過程中也是針對這兩種類型做出識別結果，然后與圓角特征的識別步驟一樣，判斷單向方向數，之后與圓角特征不同，這里需要識別面中各個邊不含有光滑邊，之后計算面中帶長和帶寬比值，比值的結果要大于5。最后，還要確定倒角特征面與其帶長連接相鄰兩個面的夾角度數范圍，鄰面與倒角特征面的角度需要在110°和70°之間，兩個鄰面間的夾角需要保證在60°和120°之間。

1.3 孔特征識別。孔特征是復雜工件的基本特征，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。孔特征的識別與圓角特征和倒角特征有相似之處，需要對面的方向性作識別，而且孔特征通常是存在平面或曲面內部，是由復雜工件幾何層信息中的邊組成。在確定方向性后，要判斷面中環數，小于2的都不是孔特征。此外還要保證環是內環類型，且內環邊是為凸邊，內環所有的凸邊對應的面構建而成的孔特征是最終識別的結果。

2.簡化技術

使用簡化技術可以實現加工過程中的便捷操作，提高復雜工件數控加工的工作效率，因此這種技術措施也是值得探討和研究的。復雜工件的簡化技術是為了能夠提升數控加工的工作效率，簡化技術方案可以分為整體簡化和分步簡化。其中，整體簡化就是將已經獲得的識別特征歸為一個整體，然后從整體出發進行刪減工作，這類簡化技術適用于倒角特征、孔特征以及簡單的圓角特征。與之相對，分步簡化技術適合應用于復雜的圓角特征，和一些需要按照順序進行簡化的特征，分步簡化特征是將所獲得的識別特征變成單獨的面、邊、圖形式，利用這種互不相連的特點實現逐一刪除的簡化步驟。分步簡化特征實施過程中也可以包含整體簡化，一般刪除步驟中會有一些簡單的圓角特征和孔特征，當出現這些特征時，可以將其視為整體進行刪除。

結語

特征識別和簡化技術是復雜工件數控加工過程中使用的關鍵技術之一，本文對復雜工件特征識別和簡化技術進行了分析，但是仍然存在不足，日后還需專業技術人員加強對這兩項技術的研究，增進復雜工件數控加工工藝。

參考文獻

[1]姬俊鋒.復雜整體葉輪數控加工關鍵技術研究[D].南京航空航天大學，2009.