專利名稱：產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法，屬于計(jì)算機(jī)輔助制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于CAM系統(tǒng)輸出的工件數(shù)控加工代碼對(duì)工件進(jìn)行加工仿真，是行之有效、最為經(jīng)濟(jì) 的數(shù)控加工程序驗(yàn)證方式，對(duì)降低制造成本、縮短產(chǎn)品制造周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意 義。
對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，王太勇等在學(xué)術(shù)期刊《機(jī)床與液壓》2006， (9)， P16-18上 發(fā)表的論文"基于動(dòng)態(tài)四叉樹的數(shù)控銑削加工仿真的研究"中，采用類似圖形消隱Z-buffer 思想，將毛坯離散成沿Z軸的長(zhǎng)方體，采用四叉樹組織小長(zhǎng)方體索引結(jié)構(gòu)，在仿真過程中， 根據(jù)刀具坐標(biāo)判斷小長(zhǎng)方體是否被加工，將體素分解并通過計(jì)算改變長(zhǎng)方體高度，實(shí)現(xiàn)仿真 過程動(dòng)態(tài)渲染，由于仿真過程需要進(jìn)行長(zhǎng)方體碰撞檢測(cè)，運(yùn)算量較大，仿真實(shí)時(shí)性差。余經(jīng) 虎等在學(xué)術(shù)期刊《計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)》2006, 27(23)， P4533-4536上發(fā)表的論文"CAM中的 切削軌跡仿真"中，采用Dexel結(jié)構(gòu)將毛坯離散成沿視線方向上的長(zhǎng)方體，通過改變與刀具 發(fā)生碰撞的長(zhǎng)方體高度實(shí)現(xiàn)刀具與毛坯的布爾減操作，并實(shí)時(shí)顯示切削效果，該方法能保證 加工仿真實(shí)時(shí)性，但仿真精度低，加工表面易出現(xiàn)階梯狀區(qū)域。任勝樂等在學(xué)術(shù)期刊《組合 機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)》2007， (3)， P12-14上發(fā)表的論文"數(shù)控銑削加工仿真中的幾何建模 與求交計(jì)算"中，將毛坯模型離散成三角網(wǎng)格模型，當(dāng)?shù)毒咴谀骋凰矔r(shí)位置時(shí)，采用刀具截 取離散模型上表面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，以交點(diǎn)坐標(biāo)更新所截取的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，并刷新渲染毛坯模型， 該方法僅能準(zhǔn)確仿真刀位點(diǎn)處的切削效果，無法仿真兩刀位點(diǎn)之間部分的切削效果。羅堃在 學(xué)術(shù)期刊《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》2001， 13(11)， P1024-1028上發(fā)表的論文"三角 面片離散法實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床加工仿真"中，將毛坯模型離散成三角網(wǎng)格模型，根據(jù)刀具路徑構(gòu) 造刀具掃掠體，采用刀具掃掠體截取離散模型上表面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，并更新上表面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)高度， 刷新渲染網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)變化后的離散模型效果，實(shí)現(xiàn)仿真結(jié)果動(dòng)態(tài)渲染，該方法具有較高仿 真精度，且仿真實(shí)時(shí)性好，當(dāng)該方法僅提供了刀具沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的刀具掃掠體計(jì)算方法， 未解決刀軌與毛坯底面成一定角度時(shí)切削仿真問題。
綜上所述，現(xiàn)有的數(shù)控加工切削仿真方法難以高精度地仿真實(shí)際加工效果，且刀軌適應(yīng) 性及仿真實(shí)時(shí)性差，研究適合于各種走刀方式且精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的數(shù)控加工切削仿真方法已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法，以有效提高數(shù)控加工切 削仿真的精度和實(shí)時(shí)性。其技術(shù)方案如下
一種產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法，其特征在于步驟依次為l)根據(jù)離散精度將毛 坯上表面離散成均勻點(diǎn)陣形成毛坯模型上表面節(jié)點(diǎn)，按照次序連接上表面節(jié)點(diǎn)建立三角網(wǎng)格 曲面，毛坯下表面用一個(gè)四邊形面片表示，將下表面邊界按照離散精度離散成與上表面邊界 節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，將上、下表面的邊界節(jié)點(diǎn)連接形成表達(dá)毛坯模型側(cè)面的三角網(wǎng)格；2)采用 R、樹建立毛坯模型上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)的動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)；3)根據(jù)被加工產(chǎn)品的刀軌段和刀 具信息構(gòu)造刀具掃掠體在XOY面內(nèi)的投影區(qū)域，以該投影區(qū)域的軸向包圍盒為切削區(qū)域， 基于毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)的動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)，采用深度優(yōu)先算法查詢落入切削區(qū)域內(nèi)的毛 坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)；4)將球頭刀和平頭刀看作是圓角刀的特例，采用圓角刀作為刀具統(tǒng)一表 示形式構(gòu)造刀具掃掠體，求解毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)被刀具掃掠體截取后所得的新 頂點(diǎn)，以該頂點(diǎn)替換所截取的毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)，修改毛坯模型，實(shí)現(xiàn)切削效 果的仿真顯示。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述的產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法，步驟2)中，毛坯模型上表 面網(wǎng)格頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)包括索引結(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)，索引結(jié)點(diǎn)包含根節(jié)點(diǎn)、內(nèi)部 結(jié)點(diǎn)和葉結(jié)點(diǎn)，采用k-means算法對(duì)毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)進(jìn)行聚類劃分，步驟具 體是①任意選取A:個(gè)結(jié)點(diǎn)的軸向包圍盒中心作為索引結(jié)點(diǎn)的初始分簇中心；②將每個(gè)非分 簇中心索引結(jié)點(diǎn)插入到距其軸向包圍盒中心最近的分簇中，并將分簇結(jié)果規(guī)范化為四維點(diǎn)對(duì)
象/7,(x,，乂，z,，r,)，其中(^,乂,z,)為結(jié)點(diǎn)軸向包圍盒中心坐標(biāo)，r為結(jié)點(diǎn)軸向包圍盒的外接球 半徑；③對(duì)于同簇結(jié)點(diǎn)中的7V個(gè)索引結(jié)點(diǎn)，其四維標(biāo)準(zhǔn)化坐標(biāo)為/7>,,兀,2,,。) (1,…,A0，
將以r,為權(quán)因子計(jì)算所得結(jié)點(diǎn)中心作為新分簇中心；④將新分簇中心和上一次分簇中心進(jìn)行
比較，如果相同則結(jié)束分簇，否則以新分簇中心代替原來的分簇中心，返回步驟②繼續(xù)分簇。 為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述的產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法，步驟3)中，采用深度優(yōu) 先算法査詢落入切削區(qū)域內(nèi)的毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)，方法具體是首先査詢毛坯上表面網(wǎng)格 模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)中根結(jié)點(diǎn)與切削區(qū)域之間的位置關(guān)系，若兩者相交則逐個(gè) 査詢根結(jié)點(diǎn)中各子結(jié)點(diǎn)與切削區(qū)域之間的位置關(guān)系，獲取與切削區(qū)域相交的子結(jié)點(diǎn)，然后分 別査詢各相交子結(jié)點(diǎn)的子結(jié)點(diǎn)中與切削區(qū)域之間的位置關(guān)系，以此類推，最后，獲取與切削 區(qū)域相交的毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)，該數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)即為落入切削區(qū)域的網(wǎng)格頂點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述的產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法，步驟4)中，毛坯上表面網(wǎng) 格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)被刀具掃掠體截取后所得新頂點(diǎn)的求解方法具體是首先根據(jù)落入切削區(qū)
域內(nèi)的網(wǎng)格頂點(diǎn)尸在XOY面內(nèi)的投影尸'與刀軌段在XOY面內(nèi)的投影^45之間的距離A如
果距離"大于刀具半徑，則不改變?cè)摼W(wǎng)格頂點(diǎn)坐標(biāo)；否則，根據(jù)網(wǎng)格頂點(diǎn)戶所處刀具掃掠體 的區(qū)域，求解毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)被刀具掃掠體截取后所得新頂點(diǎn)坐標(biāo)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1) 將毛坯模型離散成三角網(wǎng)格模型，并采用11*-樹組織毛坯離散模型上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)索 引結(jié)構(gòu)，基于該結(jié)構(gòu)査詢落入切削區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格頂點(diǎn)，提高了數(shù)控加工切削仿真過程中切削 區(qū)域網(wǎng)格頂點(diǎn)的查詢效率；
2) 通過分析刀具掃掠體特點(diǎn)，提出毛坯上表面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)被切削后的精確求解方法，并采 用三角網(wǎng)格模型逼近切削后的模型，有效提高了數(shù)控加工切削仿真精度；
3) 通過將球頭刀、平頭刀看作圓角刀的特例，采用統(tǒng)一的處理方式求解切削后毛坯上表 面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)新坐標(biāo)，提高了數(shù)控加工切削仿真的刀具適應(yīng)范圍。


圖1是本發(fā)明產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法程序?qū)崿F(xiàn)流程圖。
圖2是本發(fā)明將毛坯離散所得三角網(wǎng)格模型。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例人臉模型。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例人臉模型對(duì)應(yīng)的毛坯模型。
圖5 圖7是本發(fā)明對(duì)毛坯上表面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)所建立的動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)各層結(jié)點(diǎn)軸向包 圍盒示意圖。
圖8是本發(fā)明獲取的切削區(qū)域及網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)示意圖。 圖9是本發(fā)明刀具掃掠體示意圖。
圖10 圖12是本發(fā)明對(duì)實(shí)施例人臉模型切削仿真效果。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
圖1是本發(fā)明產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法程序?qū)崿F(xiàn)流程圖。數(shù)控加工高精度實(shí)時(shí) 切削仿真程序包含離散模型構(gòu)建程序1、毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)索引結(jié)構(gòu)構(gòu)建程序2和切削結(jié)
果計(jì)算程序3。其中，離散模型構(gòu)建程序1根據(jù)毛坯模型信息和預(yù)設(shè)離散精度將毛坯模型構(gòu)
建成上表面和側(cè)面為三角網(wǎng)格、底面為一個(gè)矩形的數(shù)據(jù)模型，圖2為毛坯離散所得的簡(jiǎn)單模
型。毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)索引結(jié)構(gòu)構(gòu)建程序2采用k-means算法對(duì)毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)進(jìn)行聚類分簇，建立毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)。切削結(jié)果計(jì)算程序3根據(jù)刀軌段和 刀具信息構(gòu)建切削區(qū)域，基于建立的毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)，采用深度優(yōu)先 算法獲取落入切削區(qū)域內(nèi)的毛坯上表面網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)集合，構(gòu)造刀具掃掠體，計(jì)算落入切削區(qū)域 內(nèi)的網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)被刀具掃掠體截取后的新坐標(biāo)值，并更新毛坯模型上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)坐標(biāo)，獲取 切削結(jié)果。
設(shè)定離散面片數(shù)為200X200，圖3、圖4分別是人臉模型和對(duì)應(yīng)毛坯三角網(wǎng)格離散模型, 通過為三角網(wǎng)格離散模型建立頂點(diǎn)表數(shù)組和面表數(shù)組實(shí)現(xiàn)離散模型的存儲(chǔ)，頂點(diǎn)表數(shù)組存放 網(wǎng)格離散模型所有頂點(diǎn)坐標(biāo)，并為每個(gè)頂點(diǎn)制定標(biāo)識(shí)信息ID，面表數(shù)組記錄每個(gè)面片所包含 的頂點(diǎn)及其排列順序。所采用的毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)索引結(jié)構(gòu)參數(shù)最小子結(jié)點(diǎn)數(shù)1!1=8、最 大子結(jié)點(diǎn)數(shù)]^=20、重新插入結(jié)點(diǎn)數(shù)R-5。采用毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)索引結(jié)構(gòu)構(gòu)建程序2，對(duì) 圖4所示網(wǎng)格離散模型上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)建立的R、樹索引結(jié)構(gòu)，圖5 圖7為各層結(jié)點(diǎn)的邊界 包圍矩形。
圖8是本發(fā)明根據(jù)刀軌段和刀具信息構(gòu)造的切削區(qū)域示意圖，圖中陰影部分為切削區(qū)域， OJ^,^,z,)和02(;c2，A,Z2)為刀軌段的兩刀位點(diǎn)，圓點(diǎn)為毛坯離散模型上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)。采
用深度優(yōu)先算法遍歷毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)索引結(jié)構(gòu)獲取落入切削區(qū)域的網(wǎng)格頂點(diǎn)，首先查詢 毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)中根結(jié)點(diǎn)與切削區(qū)域之間的位置關(guān)系，若 兩者相交則逐個(gè)查詢根結(jié)點(diǎn)中各子結(jié)點(diǎn)與切削區(qū)域之間的位置關(guān)系，獲取與切削區(qū)域相交的 子結(jié)點(diǎn)，然后分別查詢各相交子結(jié)點(diǎn)的子結(jié)點(diǎn)中與切削區(qū)域與切削區(qū)域之間的位置關(guān)系，最 后，獲取與切削區(qū)域相交的毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)，該 數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)即為落入切削區(qū)域的網(wǎng)格頂點(diǎn)。
圖9是本發(fā)明所建立的刀具掃掠體示意圖，掃掠體下表面分為圖9所示的三部分起始 部分、主體部分和結(jié)束部分。圖中i 為刀具半徑、r為刀具倒角半徑，橢圓長(zhǎng)軸和短軸長(zhǎng)度 分別為2a、 26，則"、6由公式(1)求解，
如果毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)P(x,y，z)被刀具掃掠體底面的起始部分截取，且點(diǎn)戶與刀位點(diǎn) G在XOY面上投影之間的距離為"，截取所得網(wǎng)格頂點(diǎn)的新坐標(biāo)為,(x,乂z')， ？可采用公 式(2)計(jì)算。200910020205.5 如果毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)f(x,y,z)被刀具掃掠體底面的結(jié)束部分截取，且點(diǎn)戶與刀位點(diǎn) A在XOY面上投影之間的距離為"，截取所得網(wǎng)格頂點(diǎn)的新坐標(biāo)為,(x,y,z')， ？可采用公 式(3)計(jì)算。
;-^ (3)
如果毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)P(x，y,z)被刀具掃掠體底面的主體部分截取，截取所得網(wǎng)格頂 點(diǎn)的新坐標(biāo),(x，少,z')的求解，首先計(jì)算點(diǎn)P在XOY面內(nèi)的投影與刀軌段q^在XOY面內(nèi) 投影之間的距離"，點(diǎn)尸在XOY面內(nèi)的投影在刀軌段0"2在XOY面內(nèi)投影上的垂足,對(duì) 應(yīng)于0,(92上的點(diǎn)為P'，則根據(jù)三角形相似可得式(4):
f"^-f"M (4) |0々2"| |叫|
由公式(4)求得點(diǎn)尸'的坐標(biāo)，P'(x',/,0 ，則點(diǎn)尸的坐標(biāo)Z值為
z = /7 (5) 其中，A = A.Vfl2 — J2 , & wcosa + (及-r+ r'sina)'tatm 。
在求出頂點(diǎn)P被截取后的坐標(biāo)后，將頂點(diǎn)P的新坐標(biāo)與原坐標(biāo)進(jìn)行比較，如果新坐標(biāo)z 值小于原坐標(biāo)Z值，則用新坐標(biāo)更新點(diǎn)表數(shù)組中頂點(diǎn)戶的坐標(biāo)值，否則，不更新頂點(diǎn)P的坐 標(biāo)。
在仿真過程中，根據(jù)每段刀軌構(gòu)造切削區(qū)域，基于毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)索引結(jié)構(gòu)査詢落 入切削區(qū)域內(nèi)的毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)，并獲取被刀具掃掠體截取后的效果，更新毛坯模型， 實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工高精度實(shí)時(shí)切削仿真。
圖10 圖12為對(duì)人臉模型數(shù)控加工切削仿真效果，粗加工和精加工均采用半徑為4mm 的球頭刀，圖10為粗加工切削仿真過程，圖11為精加工切削仿真過程，圖12為精加工結(jié)束 時(shí)的切削仿真效果。
其他模型的產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法同上。
8
權(quán)利要求
1、一種產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法，其特征在于步驟依次為1)根據(jù)離散精度將毛坯上表面離散成均勻點(diǎn)陣形成毛坯模型上表面節(jié)點(diǎn)，按照次序連接上表面節(jié)點(diǎn)建立三角網(wǎng)格曲面，毛坯下表面用一個(gè)四邊形面片表示，將下表面邊界按照離散精度離散成與上表面邊界節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，將上、下表面的邊界節(jié)點(diǎn)連接形成表達(dá)毛坯模型側(cè)面的三角網(wǎng)格；2)采用R*-樹建立毛坯模型上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)的動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)；3)根據(jù)被加工產(chǎn)品的刀軌段和刀具信息構(gòu)造刀具掃掠體在XOY面內(nèi)的投影區(qū)域，以該投影區(qū)域的軸向包圍盒為切削區(qū)域，基于毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)的動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)，采用深度優(yōu)先算法查詢落入切削區(qū)域內(nèi)的毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)；4)將球頭刀和平頭刀看作是圓角刀的特例，采用圓角刀作為刀具統(tǒng)一表示形式構(gòu)造刀具掃掠體，求解毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)被刀具掃掠體截取后所得的新頂點(diǎn)，以該頂點(diǎn)替換所截取的毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)，修改毛坯模型，實(shí)現(xiàn)切削效果的仿真顯示。
2、 如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法，其特征在于步驟2)中，毛坯模型上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)包括索引結(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)，索引結(jié)點(diǎn)包含根節(jié)點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)點(diǎn)和葉結(jié)點(diǎn)，采用k-means算法對(duì)毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)進(jìn)行聚類劃分，步驟具體是①任意選取A:個(gè)結(jié)點(diǎn)的軸向包圍盒中心作為索引結(jié)點(diǎn)的初始分簇中心；②將每個(gè)非分簇中心索引結(jié)點(diǎn)插入到距其軸向包圍盒中心最近的分簇中，并將分簇結(jié)果規(guī)范化為四維點(diǎn)對(duì)象A(x,，y,A,0，其中(x,，x,z,.)為結(jié)點(diǎn)軸向包圍盒中心坐標(biāo)，r為結(jié)點(diǎn)軸向包圍盒的外接球半徑；③對(duì)于同簇結(jié)點(diǎn)中的W個(gè)索引結(jié)點(diǎn)，其四維標(biāo)準(zhǔn)化坐標(biāo)為p,(x,，x,z,，0 (z:l,…,iV)，將以。為權(quán)因子計(jì)算所得結(jié)點(diǎn)中心作為新分簇中心； 將新分簇中心和上一次分簇中心進(jìn)行比較，如果相同則結(jié)束分簇，否則以新分簇中心代替原來的分簇中心，返回步驟②繼續(xù)分簇。
3、 如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法，其特征在于步驟3)中，釆用深度優(yōu)先算法査詢落入切削區(qū)域內(nèi)的毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)，方法具體是首先査詢毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)中根結(jié)點(diǎn)與切削區(qū)域之間的位置關(guān)系，若兩者相交則逐個(gè)査詢根結(jié)點(diǎn)中各子結(jié)點(diǎn)與切削區(qū)域之間的位置關(guān)系，獲取與切削區(qū)域相交的子結(jié)點(diǎn)，然后分別查詢各相交子結(jié)點(diǎn) 的子結(jié)點(diǎn)中與切削區(qū)域之間的位置關(guān)系，以此類推，最后，獲取與切削區(qū)域相交 的毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)空間索引結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)，該數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)中存 儲(chǔ)的毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)即為落入切削區(qū)域的網(wǎng)格頂點(diǎn)。
4、如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法，其特征在于-步驟4)中，毛坯上表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格頂點(diǎn)被刀具掃掠體截取后所得新頂點(diǎn)的求解方法具體是首先根據(jù)落入切削區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格頂點(diǎn)尸在XOY面內(nèi)的投影尸'與刀軌段在XOY面內(nèi)的投影^5之間的距離A如果距離d大于刀具半徑，則 不改變?cè)摼W(wǎng)格頂點(diǎn)坐標(biāo)；否則，根據(jù)網(wǎng)格頂點(diǎn)P所處刀具掃掠體的區(qū)域，求解 毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)被刀具掃掠體截取后所得新頂點(diǎn)坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種產(chǎn)品的數(shù)控加工實(shí)時(shí)切削仿真方法，其特征在于首先根據(jù)離散精度將毛坯模型離散成三角網(wǎng)格，并建立毛坯離散模型上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)的索引結(jié)構(gòu)，根據(jù)刀具半徑和刀位點(diǎn)確定切削區(qū)域，基于毛坯離散模型上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)的索引結(jié)構(gòu)查詢落入切削區(qū)域內(nèi)的毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)，通過建立刀具掃掠體模型求解切削后毛坯上表面網(wǎng)格頂點(diǎn)坐標(biāo)值，并修改毛坯模型，刷新渲染修改后的毛坯模型，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品切削仿真效果動(dòng)態(tài)顯示。采用該方法可有效提高產(chǎn)品數(shù)控加工切削仿真效率和仿真精度。
文檔編號(hào)B23Q33/00GK101537585SQ20091002020
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者孫殿柱, 李延瑞, 李心成, 田中朝 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)