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数控加工中半精加工特征的识别及其应用
     
 
 
 
 
 
     
     
 
 
 
 
 
     
 
 
 
 
1 引 言
　　数控编程是目前 CAD／CAPP／CAM 系统中最能发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。针对模具电极加工的数控自动编程系统的研究已取得不少成果，然而在半精加工的处理上效果不甚理想，大大制约了数控加工自动化程度的提高。
　　数控铣削中，为了提高加工效率、降低加工成本，首先用大刀快速粗加工。为了获得零件准确形状、精确的尺寸和良好的表面质量，往往要用合适的***进行精加工。高效率的粗加工后要获得高精度的精加工，合理地安排半精加工至关重要。研究半精加工的特征识别，减少自动编程系统的人机交互，对模具制造的效率提升具有重要意义。因此提出一种利用截面法获得模型的截面线形状并通过对截面线形状的分析来识别半精加工特征的算法。
2 半精加工特征识别
　　在精加工之前，为了去除由于粗加工***直径较大或转角半径大而遗留的材料，使精加工时零件的加工余量较小且较为均匀而进行的加工称为半精加工。是否需要半精加工操作，取决于粗加工***尺寸和待加工零件（以下简称模型）的形状。例如粗加工***为D10，是否需要半精加工要看待加工模型是否存在粗加工***D10加工不到的方，若存在8 mm宽的凹槽则需要半精加工。数控加工中半精加工特征的识别实质上是识别***无法到达的内R角、凹槽以及孔洞。综上所述，半精加工特征识别转化为模型的凹槽、孔洞最小尺寸Dmin以及内R角的最小尺寸Rmin的识别。半精加工特征识别算法的具体流程如图1所示，该算法主要由三部分组成：轮廓的获取、轮廓的表达和参数的识别。下面具体介绍关键算法。
图1 半精加工特征识别算法流程
　　 截面轮廓的获取
　　待加工模型的加工坐标系确定后，模型的凹槽或内R角是以顺着Z轴负方向的视线看到的模型轮廓内凹的部分，因而截面方向选为Z轴正向。截面数量的选取如图2所示。模型由2个台阶面组成（台阶面和基准面）， mm的高度做截面（目的是避免截面位于临界处，导致截面的形状无法确定），截面数量取决于模型的平面的数量。采用该方法确定截面数量是保证获得的截面轮廓能够遍历到模型所有的内R角和凹槽的前提下的最少数目。
　　算法步骤：
　　（1）统计模型在基准面以上（包含基准面）的电极头部包含的所有水平面，沿Z轴正向从低到高作面的排序，用一个有序数组an记面的对应的Z轴坐标，同一高度面的高度值记一次。
　　（2）。分别以an的每一项数值为高度，Z轴正向为截面法向，对模型作截面，得到截平面与模型轮廓形成的交线。图2所示模型包含2个台阶面：基准面和台阶面，获得的截面轮廓如图3所示。
图2 待加工模型切片示意
（a）基准面处截面线 （b）台阶面处截面线
图3 截面线组
　　 截面线轮廓的表达
　　为了便于对截面线轮廓进行分析，需要设计合适的数据结构表达截面线轮廓。主要需要表达各元素的几何信息，各几何元素之间的相对位置关系，各个直（曲）线之间的连接关系等。
　　作截面获得的构成轮廓的各