基于特征的复杂工件数控加工关键技术研宄

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基于特征的复杂工件数控加工关键技术研宄

周文娟

(江苏省金湖中等专业学校，淮安211600)

摘要：随着企业发展的多元化，所需加工的工件形状各异，结构也趋于复杂化和整体化。复杂的工件结构 难以制定优质的工艺规划，使得加工过程变得非常复杂，给企业的数控技术发展带来了很大挑战。从复杂工件的 多样特征角度出发，借助于特征的识别技术，对复杂工件的典型特征进行识别和分析，生成数控代码，有助于简 化复杂工件的加工过程，提高劳动效率。

关键词：复杂工件数控加工技术特征识别技术

1复杂数控工件的数控加工技术分析

复杂工件的加工难度较大。为了实现髙效率、髙质量的

工作的几何信息1

特征识别加工特征模型加工工序特征和操作凰序

数控技术加工，首先应制定合理的工艺规划。工艺规划不仅 对数控产品的质量、加工效率有直接关系，而且还会给数控 编程带来一定的困难，从而影响企业的经济效益。

复杂工件的工艺特征指的是工件具有一定的结构特征、 几何形状以及工艺属性。这些工艺特征在加工过程中发挥着 较为关键的作用，也需要特定的加工设备对其进行质量完善 和技术实施。在进行工艺规划时，最常用的设计思维方式是 用户角度思维角度。采用此种思维模式，可以有效缩短数控 技术加工的时间，提高加工效率。在进行复杂工件的工艺规 划时，要从复杂工件的使用特征以及外形特征等角度出发进 行工艺技术的选择。

除此之外，进行复杂工件加工时，大量的工件特征给 数控技术的加工带来了较大限制，这也是越来越多复杂工件 采用五轴数控机床进行加工的原因。在使用五轴数控机床加 工的过程中，要注意依照复杂工件的种类、尺寸以及综合数 据进行工艺规划，找到其中新型数控技术实施的可行性以及 提高加工效率的可能性。例如：在复杂工件的数控工艺规划 时，要对加工时使用的机床、特定的加工顺序、使用的加工 刀具以及刀具的加工路径等，进行详细调查和分析，并在复 杂工件的工艺规划环节使用几何模型对工件的特征进行自动 识别，找出复杂工件的数控加工特征，对其中出现的相同或 者类似的工件特征进行集成分析。在此基础上，制定出设计 的加工顺序以及技术操作的顺序。在条件允许的范围内，还 可以搭建数控加工工艺规划库、数控加工方法库以及数控加 工夹具库等，在这些数控加工工艺库的辅助下，实现高效率 的工艺规划和交互设计，进而快速确定复杂工件的数控加工 使用设备，确定加工的方法、加工的参数等，减轻数控设计 人员的工作量，大大提高数控技术的工艺规划效率，确保数 控技术加工产品的质量。复杂工件的数控加工技术规划流程， 如图1所示。

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图

数

控加工夹具选择

数据加工工艺规划

数控加工机床选择数控加工刀具选择数控加工参数选择

1

复杂工件的数控加工技术规划流程

复杂工件的特征识别以及数控加工技术的简化技术研究在数控加工的过程中，复杂工件的种类以及形状多样，

且在加工过程中需要复杂的技术操作。但是，从复杂工件的 多样特征角度出发，对于简化复杂工件具有积极的影响。从 复杂工件特征的角度出发，可以实现数控加工过程的数字化、 集成化以及自动化。此时，借助特征的识别技术可以将复杂 工件的典型特征进行识别和分析，将其生成数控代码和装夹 分析。在进行特征识别的过程中，识别技术可以将复杂工件 的相似特征或者相同的工艺技术进行分组，将相似的特征组 集中处理，减少复杂工件的逐一分析，提髙了复杂工件的劳 动效率。

常用的复杂工件特征识别技术是基于B—Rep算法的技 术。这类方法可以将几何特点进行数据设计和数据分类，针 对各类型的数据特征进行衡量。衡量的标准便是物理尺寸， 识别技术根据简单的几何特点和物理尺寸参数将复杂工艺特 征进行掌握，实现工艺规划。

常见的特征识别技术包括圆角特征识别、倒角特征识别、 凹陷特征识别以及凸台特征识别。其中，圆角特征识别是常 见也是较为简单的识别技术，在复杂工件的特征识别中十分

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现代制造技术与裝备

2016第10期总第239期

常用。工作的过程中，使用滑面来代替复杂工件中的尖点和 尖边，以增强复杂工件的强度，减少工件的应力过程中所承 受的压力，使得数控工件的外形更加美观，圆角特征的简化 也就更加方便、好操作。

复杂工件的倒角特征识别技术。倒角特征是复杂工件识 别过程中难度有所上升的过渡识别技术。在进行倒角特征识 别时，平面类型的倒角是比较常见的外观类型。还有另外一 种常见的倒角特征，便是圆锥类型特征。在进行复杂工件特 征识别的时候，要对复杂工件的二边流行体进行识别，并对 复杂工件的方向性进行判断。加上倒角特征在识别过程中是 以平面或者是圆锥面作为几何替换边的，因此不需要像圆角 一样做光滑的过渡。所以，在进行特征识别的时候，根据倒 角的特征形状形成一条狭窄的带状形状，将倒角的特征与带 长与带宽进行比较，按照标准的参数进行比较和判断，作出 倒角特征与邻面间的夹角关系推导。之后，可以按照二者之 间的关系进行各个角度的比较和判断，为之后的数控工件加 工奠定良好的基础。

最后，在进行复杂工件的特征识别结束后，要在识别完成 后进行复杂工件特征的简化。简化的方式有两种。第一种是整 体简化的方式，即将所有复杂工件的特征当做一个统一的整体， 在特征识别完成后可以直接实现删除。这类方法适用于倒角特 征、？L特征以及简单的圆角特征。第二种方法指的是分布简化 的模式，即将所有的复杂工件的特征识别为面边图形式样， 将所有的特征进行逐个分接和逐一的删除处理。此类方法适 合于复杂的圆角特征简化和特征间的顺序简化。在分布简化 的过程中，每一个步骤完成后都要进行分布删除，删除的步 骤也要根据简化的难易程度进行区分。例如，在分布简化的 过程中，对于相关联、相互连接的圆角特征进行分析，组成 圆形的特征组，依照球状圆角的特征进行顺序删除。首先删除 球状圆角的特征，接着删除光滑连接圆角特征的特征组，最后 可以将所剩余的圆角特征进行顺序删除。每一个步骤之间相对 独立，可以进行直接删除。即便有一定联系的圆角特征，在分 布识别后也可进行删除。在执行分步简化的过程中，使用的原 理是图论原理，面边图的概念也在这一过程中得到广泛应用。 在进行特征简化的分步执行过程中，面变形与几何体一一对应， 如图2所示，左侧的图形便是几何体对应的面边图。

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总结

随着数控技术的发展以及数控加工技术水平的提高，数 控加工设备的精度和柔性大大提高。但是，在实际加工复杂 工件的时候依旧存在一定的难度，尤其是在数字化制造方面。 再加上复杂工件在加工过程中存在着加工环节复杂、刀具运 动轨迹限制条件较多等问题，给数控产品的生产加工带来了 很大困扰。因此，在数控加工技术自动化水平、智能化水平 提高的情况下，应当想办法对其中复杂的操作程序进行优化 和问题解决。为此，本文分析复杂工件的特征识别技术以及 特征简化技术，从而为数控加工技术的优化以及使用效率的 提高奠定了良好的基础。

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Research on Key Technology of NC Machining

of Complex Workpiece based on Feature

ZHOU Wenjuan

(secondary professional school, Jinhu, Huaian, 211600) Abstract： With the diversified development of enterprises, the required processing of different shapes, the structure is also more complex and integrated. The complex structure of the workpiece is difficult to develop high-quality process planning, making the processing process is very complex, to the development of CNC technology has brought a great challenge. Starting from the perspective of various characteristics of complicated work, with the help of feature recognition technology, the typical features of complex workpiece recognition and analysis, NC code generation process helps to simplify the complicated work, improve work efficiency.

Key words： complex workpiece, NC machining technology, feature, recognition technology