Abstract
Due to the complexity of geometry, the feed direction with maximal machining strip width usually varies among different regions over a freeform surface or a shell of surfaces. However, in most traditional tool path generation methods, the surface is treated as one machining region thus only local optimisation might be achieved. This paper presents a new region-based tool path generation method. To achieve the full effect of the optimal feed direction, a surface is divided into several sub-surface regions before tool path computation. Different from the scalar field representation of the machining strip width, a rank-two tensor field is derived to evaluate the machining strip width using ball end mill. The continuous tensor field is able to represent the machining strip widths in all feed directions at each cutter contact point, except at the boundaries between sub-regions. Critical points where the tensor field is discontinuous are defined and classified. By applying critical points in the freeform surface as the start for constructing inside boundaries, the surface could be accurately divided to such that each region contain continuous distribution of feed directions with maximal machining strip width. As a result, tool paths are generated in each sub-surface separately to achieve better machining efficiency. The proposed method was tested using two freeform surfaces and the comparison to several leading existing tool path generation methods is also provided
چکیده
به خاطر پیچیدگی هندسه، معمولا مسیر تغذیه (پیشروی) با بیشترین پهنای نوار ماشین‌کاری در میان مناطق مختلف سراسر یک سطح آزاد یا یک پوشش از سطوح، متفاوت است. البته در اغلب روش‌های سنتی تولید مسیر ابزار، سطح به عنوان یک منطقه ماشین‌کاری تلقی میشود، بنابراین تنها بهینه‌سازی موضعی حاصل میشود. این مقاله یک روش تولید مسیر ابزار مبتنی بر منطقه را ارائه می‌کند. به منظور دستیابی به تاثیر کامل مسیر تغذیه بهینه، قبل از محاسبه مسیر ابزار، یک سطح به چندین سطح زیرمجموعه تقسیم میشود. برای ارزیابی پهنای نوار ماشین‌کاری با استفاده از فرز انتها توپی، یک میدان تانسور مرتبه دوم به کار گرفته شده است که با میدان اسکالر مربوط به نمایش پهنای نوار ماشین‌کاری تفاوت دارد. میدان تانسور پیوسته قادر است تا عرض‌های نوار ماشین‌کاری را در همه مسیرهای تغذیه در هر نقطه تماس کاتر به استثنای مرزهای بین مناطق زیر مجموعه‌ای نشان دهد. نقاط بحرانی که در آنها میدان تانسور ناپیوسته است مشخص و طبقه‌بندی شده‌اند. با به کارگیری نقاط بحرانی در سطح آزاد به عنوان شروع ساخت مرزهای داخلی، سطح می‌تواند به گونه‌ای تقسیم شود که هر منطقه شامل توزیع پیوسته‌ای از مسیرهای تغذیه با بیشترین پهنای نوار ماشین‌کاری شود. به عنوان یک نتیجه، مسیرهای ابزار در هر سطح زیر مجموعه به طور جداگانه تولید شده‌اند تا به بازدهی ماشین‌کاری بهتری دست بیابیم. روش پیشنهادی با استفاده از دو سطح آزاد مورد آزمایش قرار گرفته است و مقایسه چندین روش تولید مسیر ابزار برجسته موجود نیز فراهم شده است.
1-مقدمه
سطوح آزاد در طراحی بخش‌های پیچیده در زمینه خودرو و هوانوردی به طور گشترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند تا نیازهای کارکردی و ظرافت و زیبایی را برآورده کنند. ماشین‌کاری سطوح آزاد با سیستم‌های CAM کنونی وقت گیر است و فعل و انفعالات دستی مهمی نیز دارد. بنابراین چگونگی تولید مسیر ابزار به صورت خودکار و بهینه به یکی از جنبه‌های مهم در تحقیقات کنونی ماشین‌کاری سطح آزاد تبدیل شده است...