АЛГОРИТМ РАЗБИЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ СВОБОДНОЙ ФОРМЫ ПО ЗНАЧЕНИЯМ КРИВИЗНЫ ПРИ ПОДГОТОВКЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ
Пономарев Борис Борисович , Нгуен Ши Хьен
2018 / Том 22, №4 (135) 2018 [ МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ]
ЦЕЛЬ. Разработать алгоритм разбиения поверхностей свободной формы на локальные области (отдельные участки), построения границ между этими областями и подготовки исходных данных для формирования оптимального технологического процесса механической обработки и подготовки управляющих программ формообразования таких поверхностей. МЕТОДЫ. Разбиение выполняется на основе средней и гауссовой кривизны в точках поверхности свободной формы. В качестве исходных данных для проведения анализа геометрии участков поверхности предложено использовать координаты узлов сетки ее 3D модели или данные для построения NURBS поверхности. Для разбиения использован программный комплекс Matlab, разработана программа для реализации алгоритма и определения координат границ областей, которые могут импортироваться в любые CAD/CAM-программы. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Алгоритм позволяет разделить поверхность свободной формы на плоские, выпуклые, вогнутые и седлообразные области. Для получения таких поверхностей на деталях различных изделий могут быть использованы современные фрезерные станки. При этом станки должны быть оснащены инструментом различного типоразмера и номенклатуры. Их количество и стратегии обработки, определяющие траектории движения инструмента на участках поверхности относительно заготовки, существенно влияют на производительность. ВЫВОДЫ. Получаемые данные являются основой для выбора формообразующего инструмента и решения задачи оптимизации траектории движения инструмента при многокоординатном концевом фрезеровании в зависимости от формы участков поверхности.
Ключевые слова:
разбиение поверхностей, кривизна, фрезерование, поверхности свободной формы, пятикоординатная обработка
Библиографический список:
- Пономарев Б.Б. Оптимизация стратегии фрезерования сложных поверхностей. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2003. 239 с.
- Сергеев О.С., Гисметулин А.Р., Маданов А.В. Автоматизация подготовки управляющих программ для станков с числовым программным управлением // Известия Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14. № 4 (2). С. 399-402.
- Ponomarev B.B., Paykin D.B. Selecting Optimal Machining Strategy Parameters when Milling Complex Surfaces by Spherical Milling Cutters, International Journal of Mechanical & Mechatronics Engineering. 2014. Vol. 14. № 1. P. 1-5.
- Данилов В.А. Формообразующая обработка сложных поверхностей резанием. Мн.: Наука и техника, 1995. 264 с.
- Chen Z., Dong Z., Vickers G. W., “Automated Surface Subdivision and Tool Path Generationfor 3 1/2 axis CNC Machining of Sculptured parts”, Computer in Industry. 2003. Vol. 50. P. 319–331.
- Нгуен Ши Хьен. О классификации поверхностей свободной формы // Новая наука: Современное состояние и пути развития: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (г. Стерлитамак, 30 августа 2016 г.). Стерлитамак, 2016. C. 99–105.
- Голованов Н.Н. Геометрическое моделирование. М.: Физматлит, 2002. 472 с.
- Piegl, Les and Tiller, Wayne. The NURBS Book, 2 nd Edition, Springer-Verlag (Berlin), 1997.
- Радзевич С.П. Формообразование поверхностей деталей. Растан, 2001. 592 с.
- Манфредо П. до Кармо. Дифференциальная геометрия кривых и поверхностей. М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2013. 608 с.
- NURBS Toolbox by D.M. Spink re-uploaded. The previous link has broken. URL: https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/26390-nurbs-toolbox-by-d-m-spink (15.01.2010).
- Gonzalez R.C., Woods R.E, Eddins S.L., Digital Image Processing Using MATLAB, New Jersey, Pearson Prentice Hall, 2004.
- Jensen, C.G., Red, W.E., and Pi J. 2002. Tool selection for five-axis curvature matched machining. Computer Aided Design, 34 (3), рр. 251-266.
- Shih Frank. Image processing and pattern recognition: fundamentals and techniques. IEEE Press, 2010, 537 p.
- Nurbs2IGES – File Exchange – MATLAB Central. URL: https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/12087 (31.08.2006).
Файлы:
