1 引言
P] y2W#Rs _rs#h) 在對汽車車燈進行實體造型的過程中，燈罩以及車燈的側(cè)面經(jīng)常遇到如圖1 所示的側(cè)燈紋。對于這種側(cè)燈紋的加工，目前采用的方法是每一條側(cè)燈紋利用數(shù)控銑刀一次加工成型，如圖2 所示。由此可見，側(cè)燈紋造型并不需要建立完整的3D 模型，只需生成加工側(cè)燈紋過程中代表銑刀中心運動軌跡的空間曲線，然后根據(jù)生成的空間曲線進行數(shù)控編程。
ACyQsmqm: ' 2# 0UdG 因此側(cè)燈紋的加工分為2 個步驟：軌跡曲線的建模(即造型) 和數(shù)控加工程序的生成。由于每一條側(cè)燈紋的銑刀中心運動軌跡都單獨位于一個平面之內(nèi)，目前的造型方法其實就是平面與曲面求相交曲線。軌跡曲線生成之后，設計合理的進刀和退刀路線，將曲線按一定要求離散成點集，選擇數(shù)控加工工藝參數(shù)，利用手工編程生成數(shù)控加工程序。
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圖1 側(cè)燈紋
由此可見，側(cè)燈紋的加工完全是重復性的工作，加工效率比較低下，尤其是生成數(shù)控加工程序階段，若側(cè)燈紋數(shù)量和每條軌跡曲線的離散點都較多，則手工編程的工作量將十分驚人。
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圖2 側(cè)燈紋切削示意圖
下面介紹基于UG二次開發(fā)環(huán)境，利用二次開發(fā)語言opengrip ，實現(xiàn)側(cè)燈紋的軌跡曲線建模和數(shù)控加工程序的自動生成。
VKik8)/. "g=ux^+X\ 2 側(cè)燈紋生成的基本原理
N`iK1n4 X \re.KB #R 圖3 為側(cè)燈紋加工原理示意圖，圖中的圓代表數(shù)控銑刀，圓心代表銑刀中心的運動軌跡。由圖3可見，一般情況下，側(cè)燈紋剖面的形狀是個角度小于180°的圓弧，因此加工側(cè)燈紋的銑刀中心運動軌跡并不位于車燈曲面，而是位于車燈曲面的偏置面。每一條側(cè)燈紋的銑刀中心運動軌跡都單獨位于一個平面之內(nèi)，因此側(cè)燈紋軌跡曲線的建模歸根到底就是一連串平面與車燈曲面的偏置面求相交曲線。
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圖3 側(cè)燈紋加工原理示意圖
側(cè)燈紋的分布一般符合一定的規(guī)律，因此銑刀中心運動軌跡所在的平面也按照某個準則。絕大多數(shù)情況下，銑刀中心運動軌跡所在的所有平面都平行于脫模線，從而確保側(cè)燈紋不產(chǎn)生倒脫�，F(xiàn)象。
1>1 |>% Ccc6 ko_ 3 側(cè)燈紋自動生成程序的開發(fā)過程
N_gjOE`x5 3ZZJY f= UG提供多種二次開發(fā)語言，open grip 就是其中之一。與其他的二次開發(fā)語言相比，open grip 具備簡單、方便、交互性能強等優(yōu)點。
yaX,s 4p =<e# 2 由于側(cè)燈紋的制造分為2 個階段，因此本程序也分為兩大部分：軌跡曲線的建模和數(shù)控加工程序的生成。在軌跡曲線建模完畢之后將產(chǎn)生一個對話框，供用戶選擇是否生成數(shù)控加工程序，若選擇生成數(shù)控加工程序則繼續(xù)，否則結(jié)束程序。
"{ V,(w8Dt B;K{Vo:C 3. 1 軌跡曲線的建模
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B 一般情況下，單個曲面與平面交線只產(chǎn)生1 條空間曲線，但有時產(chǎn)生曲線的數(shù)量不止1 條，例如環(huán)形曲線與平面相交，很有可能產(chǎn)生2 條曲線。
J2 5>t^ *=2jteG=3. 絕大多數(shù)情況下，車燈曲面的偏置面不是單個面，可能有幾個甚至幾十個曲面組合而成，因此平面與這些曲面相交的情況可能非常復雜。這些曲面中，有些曲面和平面沒有交線，有些和平面有交線，但交線的數(shù)量不能確定。因此，這一步驟的難點在于在所有相交曲線中尋找真正代表銑刀中心運動軌跡的交線。圖4 為軌跡曲線建模階段的程序流程圖。
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圖4 軌跡曲線建模流程圖
3. 2 數(shù)控加工程序的生成
yS3x)) %pw m34 圖5 為側(cè)燈紋切削循環(huán)示意圖。側(cè)燈紋的加工過程不只包括數(shù)控銑刀在曲面的切削過程，它還包括切削之前的進刀過程，切削之后的退刀過程和返回過程。全部4 個過程位于同一個平面之內(nèi)。
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圖5 側(cè)燈紋切削循環(huán)示意圖
因此，加工每條側(cè)燈紋，數(shù)控銑刀的走刀路線應該是A →B →C →D →A。A 點代表每一循環(huán)的進刀點即銑刀的出發(fā)點，B 點代表開始切削曲面的起始點，C 點代表結(jié)束切削曲面的終止點，D 點代表每一循環(huán)的退刀點。執(zhí)行完1 個循環(huán)，結(jié)束1 條側(cè)燈紋的加工，數(shù)控銑刀從這個循環(huán)的進刀點A 轉(zhuǎn)移到另1個循環(huán)的進刀點，開始另1 條側(cè)燈紋的加工。
uq 6T|Zm e.HN%LrhS 切削循環(huán)的切削路線實際上就是軌跡曲線建模選擇車燈曲面偏置車燈曲面生成軌跡曲線程序開始選擇離散曲線，并過離散點作垂直于曲線的平面階段生成的相交曲線，切削起始點B 和切削終止點D 在軌跡曲線建模之后就確定下來。而進刀過程、退刀過程和返回過程由于數(shù)控銑刀處于空運行階段，所以這3 個過程銑刀的走刀路線都為直線，因此確定進刀點A 和退刀點D 成為每個加工循環(huán)的關鍵，得到A 點和D 點之后，進刀路線、退刀路線和返回路線就能確定。此外，加工過程中銑刀不能與車燈模具發(fā)生干涉，因此所有加工循環(huán)的進刀點和退刀點都必須位于車燈曲面的同一側(cè)。
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y16& M1ayAXO 解決的方法是在每一個循環(huán)過程中設立1 個臨時坐標系，所有臨時坐標系的某個坐標軸(如圖5所示的x 軸) 的正方向都位于曲面的一側(cè)。在每個臨時坐標系下讀取B 點的坐標值，然后對坐標軸正方向一致的坐標值加上或減去進刀距離(圖5 中應該選擇x 坐標值減去進刀距離) ，其他2 個坐標值不變，通過此3 個坐標值就能確定進刀點A。同理，由C 點得到D 點。最后取消臨時坐標系，返回工作坐標系，由工作坐標系確定生成數(shù)控加工程序時的A、B 、C、D 4 點以及相交曲線離散的點集的坐標值，最后由這些坐標值生成數(shù)控加工程序。生成的數(shù)控加工程序只需按加工工藝修改某些參數(shù)，如刀具轉(zhuǎn)速、進刀速度、冷卻液開關的控制等就能送入數(shù)控機床進行加工。圖6 為數(shù)控加工程序生成階段的程序流程圖。
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圖6 數(shù)控加工程序生成流程圖
程序自動運行生成數(shù)控代碼之后，將在屏幕上顯示代表每個加工循環(huán)數(shù)控銑刀走刀路線的曲線和直線，用戶可通過這些曲線和直線來檢驗生成的數(shù)控代碼是否正確，數(shù)控銑刀與車燈模具是否會發(fā)生干涉。
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6&u,. 4 應用實例
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