浅析复杂工件数控加工关键技术

陈凯

摘 要：复杂工件的应用范围十分广泛，在很多领域中都会应用到，因此复杂工件的生产加工研究始终是热点议题。随着科学技术的不断发展，各行各业对复杂工件的工艺水平要求又有所提高，要求生产加工的复杂工件精度不断跟上产业的需求标准。当前我国对复杂工件的加工已经采用了数控加工技术，对比传统的加工方法实现了高速度、高精度的加工目标。本文试分析了复杂工件数控加工的关键技术中的识别特征和简化技术。

关键词：复杂工件；数控加工；技术

中图分类号：TG65 文献标识码：A

经济和科技的发展促进了产业结构的调整和产业设备的更新，从此使用的复杂工件结构越发复杂，如何提高复杂工件的生产效率和加工工艺一直是加工行业追寻的目标，当前加工产业利用数控加工技术为各个领域提供了精准、优良的复杂工件，支持了航空航天、汽车等多个领域的发展。

1.复杂工件特征识别

数控加工程序是需要根据复杂工件的特征来进行数控编程，然后促进精加工的实现，因此复杂工件数控加工技术的研究需要对特征识别进行分析。

1.1 圆角特征识别。复杂工件的类型多种多样，具体的形态也会呈现出不同特点，其中圆角的特征会出现很多次，圆角特征主要功能是能够以滑面进行工作，取代尖点或者尖边，滑面具有降低应力、美观的效能。圆角特征识别后能够促进CAE需要的模型顺利建成，因此在遵循匹配原則基础上，对二边流形体进行了圆角特征的识别。二边流形体特点是：第一，每条边均处于两个面间；第二，不存在面与边相交；第三，建立模型要求所有实体是存在界限的。满足这些要求的工件可以为本文提供研究资料，圆角特征的功能之前有陈述，由于要减少工件的应力，这些圆角生成之后都会呈现一定的弯曲，有别于平面。圆角特征的识别需要转变对工件模型整体的识别判断，从模型的面入手，进行识别。对于圆角特征识别从模型的单元面入手后，还要分析判断这些面的方向数，数控程序中对于单向面进行识别而对其他面并不做识别，因此使用FACE中sides函数对所生成的面进行计算，求出面的方向数如果是SINGLE_SIDED，则这个面可以为模型中所识别，也可以进行后续的处理。满足单向方向数的条件后，再进行非平面识别，遇到平面识别结果后这项工作即可终止，而对非平面类型可以继续。然后是对面各条边进行识别，判断光滑边的存在，光滑边如果存在那么可以对其两边的面进行不平行识别，最后如果还符合识别标准，就可以识别为圆角特征。而如果这个面的类型属于圆柱类型，还要计算其边界弧度，需要注意的地方是这里的计算结果不能超过3.14。

1.2 倒角特征识别。工件中呈现倒角特征的机会很多，这属于一种过渡特征，复杂工件的形态之中会有多处体现倒角特征，其中主要的是利用圆锥面或者平面呈现倒角特征，以平面或圆锥面替换立体图形的边。基于这两种常用方法，倒角特征主要分成了两种，其一是使用平面替换生成的倒角特征，其二是使用圆锥面生成的倒角特征。倒角特征是利用平面或者圆锥面在复杂工件的某些地方替代立体图形的边，替换之后立体图形原来边的位置就成为新的面，这个面无论是平面还是圆锥面类型，都与圆角特征有所差异，最大的差异就是这些重新生成的面不具有光滑过渡的特征。倒角特征识别主要是转变对整个立体图形的识别方式，着重对单独面进行识别，由于倒角特征分为了两种，在识别的过程中也是针对这两种类型做出识别结果，然后与圆角特征的识别步骤一样，判断单向方向数，之后与圆角特征不同，这里需要识别面中各个边不含有光滑边，之后计算面中带长和带宽比值，比值的结果要大于5。最后，还要确定倒角特征面与其带长连接相邻两个面的夹角度数范围，邻面与倒角特征面的角度需要在110°～70°，两个邻面间的夹角需要保证在60°～120°。

1.3 孔特征识别。孔特征是复杂工件的基本特征，本文具体阐述的是两种，其一为圆孔特征，其二为异型孔特征。孔特征的识别与圆角特征和倒角特征有相似之处，需要对面的方向性作识别，而且孔特征通常是存在平面或曲面内部，是由复杂工件几何层信息中的边组成。在确定方向性后，要判断面中环数，小于2的都不是孔特征。此外还要保证环是内环类型，且内环边是为凸边，内环所有的凸边对应的面构建而成的孔特征是最终识别的结果。

2.简化技术

使用简化技术可以实现加工过程中的便捷操作，提高复杂工件数控加工的工作效率，因此这种技术措施也是值得探讨和研究的。复杂工件的简化技术是为了能够提升数控加工的工作效率，简化技术方案可以分为整体简化和分步简化。其中，整体简化就是将已经获得的识别特征归为一个整体，然后从整体出发进行删减工作，这类简化技术适用于倒角特征、孔特征以及简单的圆角特征。与之相对，分步简化技术适合应用于复杂的圆角特征，和一些需要按照顺序进行简化的特征，分步简化特征是将所获得的识别特征变成单独的面、边、图形式，利用这种互不相连的特点实现逐一删除的简化步骤。

结语

特征识别和简化技术是复杂工件数控加工过程中使用的关键技术之一，本文对复杂工件特征识别和简化技术进行了分析，但是仍然存在不足，日后还需专业技术人员加强对这两项技术的研究，增进复杂工件数控加工工艺。

参考文献

[1]姬俊锋.复杂整体叶轮数控加工关键技术研究[D].南京航空航天大学，2009.