在实际的生产加工中,经常会涉及到特殊尺寸的测量和检测,由于曲面检测有一定的难度,因此会出现一些加工误差。本文介绍了应用CAD曲面造型技术和CAD测量技术处理曲面加工误差的两种方法,误差计算方法简单直观,易于掌握和操作。计算过程人为干预少,计算结果准确率高,是将专业技术人员从繁琐复杂的计算中解放出来的一种简便方法。
一、问题的提出
计算机辅助设计技术即CAD技术,由于其具有高度专业性、强大的计算功能、形象逼真及图形绘制准确等特点,在现代工程设计中得到了广泛应用。而在我们的实际研究工作中,还将CAD技术应用于机械零件加工特殊尺寸检测中。
我们接到了一个加工任务,首先建立该零件的三维数字模型,如图1所示。
图1 零件的三维数字模型
该零件的加工难点是零件圆周上的齿面。在设计图上,是在圆柱面的展开图上进行标注的,齿面在圆柱面上的投影为一条圆弧曲线,如图2所示。
图2 齿面在圆柱面上的投影
在逐点计算加工的刀具路径后,进行加工编程,然后在加工中心上加工该零件的齿面。要求齿面加工的外观质量令委托方满意,并出具齿面加工的尺寸检验报告。如何检验齿面的加工精度,成了摆在我们面前的难题。
二、检验的难度
从图1中可以看出,该齿面为空间曲面,无法用一般工程技术人员所掌握的数学公式及理论去描述。
1. CAD曲面造型原理
任意空间曲面都可以看作是无数点的集合。
如图3所示,在V方向任意截面上选择M+1个点为特征顶点,用最小二乘积逼近方法可生成一条曲线,该曲线即为B样条曲线。同样,在V方向的不同截面上可生成一组(N+1)条B样条曲线,在U方向的不同截面也生成一组(M+1)条B样条曲线。两组B样条曲线的直积可求得B样条曲面,该曲面即为任意复杂空间曲面。
图3 B样条曲面
其数学表达式为:
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