【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数控加工，尤其涉及一种三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法、设备及介质。
技术介绍
1、数字孪生技术是一种基于数字化、虚拟化、网络化技术，将物理世界与虚拟世界相结合的新型技术。通过利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，反映相对应的实体装备的全生命周期过程。当前，数字孪生被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统，普遍适应于众多领域，如产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等。在国内应用最深入的是工程建设领域，关注度最高、研究最热的是智能制造领域。
2、数控铣床作为现代工业中基础性工件加工设备得到广泛应用，是一种在普通铣床的基础上发展起来的自动加工设备。主要用于轴类零部件或盘类零部件的内外圆柱面、任意锥角的内外圆锥面、复杂回转内外曲面和圆柱、圆锥螺纹等切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等。在具体的工作过程中，数控车床按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零部件进行加工。数控铣床的主要加工对象包括平面类零部件、变斜角类零部件、曲面类零部件和孔类零部件等。
3、目前针对数字孪生技术的研究与开发在起步阶段，面向智能制造装备的工艺流程和动作的数字孪生技术已经初步形成，而针对加工工艺方面的数字孪生技术鲜有出现。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法、设备及介质，可在数字孪生体实现同态的加工过程和结
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，包括：构建三轴数控铣床的三维数字孪生模型，所述三轴数控铣床的工况信息与所述三维数字孪生模型的工况信息同步；在所述三维数字孪生模型中构建加工指令的执行上下文存储及同步更新机制；根据所述执行上下文计算所述三轴数控铣床发送加工指令的三维切割模型；根据所述执行上下文计算所述三轴数控铣床发送加工指令执行时长；根据所述三维切割模型及执行时长执行工艺，将当前加工件模型与所述三维切割模型进行差集运算，以生成切割结果并更新显示。
3、作为上述方案的改进，所述构建三轴数控铣床的三维数字孪生模型的步骤包括：对所述三轴数控铣床进行三维数字建模，以生成三维数字孪生模型；建立所述三轴数控铣床与三维数字孪生模型之间的通讯，以使所述三轴数控铣床的工况信息与所述三维数字孪生模型的工况信息同步；所述工况信息包括空间坐标、刀具装配参数、加工件配置参数、刀具旋转工况、冷却液喷射工况及移动操作控制工况。
4、作为上述方案的改进，所述在所述三维数字孪生模型中构建加工指令的执行上下文存储及同步更新机制的步骤包括：所述在所述三维数字孪生模型中构建加工指令的执行上下文；存储并同步更新所述执行上下文；所述执行上下文包括对刀数据、三维坐标数据、加工指令、加工指令参数、坐标模式、加工平面、工件坐标系、进给方式及进给速率。
5、作为上述方案的改进，所述根据所述执行上下文计算所述三轴数控铣床发送加工指令的三维切割模型的步骤包括：当所述加工指令为直线插补指令时，根据当前的三维坐标数据及加工指令给定的目标坐标数据，计算三维切割模型；当所述加工指令为圆弧插补指令时，根据当前的三维坐标数据、加工指令给定的目标坐标数据、加工平面及圆弧参数，计算三维空间轨迹的圆心坐标、半径及起止角度，以构建三维切割模型。
6、作为上述方案的改进，所述三维切割模型由三维多面体与三维空间复合体进行差集运算获得，所述三维多面体为加工件在当前空间坐标中的三维多面体，所述三维空间复合体为刀头在加工指令控制下走过的路径形成的三维空间复合体。
7、作为上述方案的改进，当所述加工指令为直线插补指令时，所述根据所述执行上下文计算所述三轴数控铣床发送加工指令执行时长的步骤包括：根据所述加工指令，计算三维空间轨迹中起止节点之间的轨迹及距离，并将所述轨迹作为移动刀具旋转三维模型移动依据，以生成刀具旋转模型的复合体模型；并将所述距离作为工艺路径长度；根据所述工艺路径长度、进给方式及进给速率，计算执行时长。
8、作为上述方案的改进，当所述加工指令为圆弧插补指令时，所述根据所述执行上下文计算所述三轴数控铣床发送加工指令执行时长的步骤包括：根据所述执行上下文，计算三维空间轨迹的圆心坐标和半径；根据所述加工指令，计算起点和终点的相对圆心的起止角度；根据圆心坐标、半径和起止角度计算弧形轨迹，将所述弧形轨迹作为移动刀具旋转三维模型移动依据，以生成刀具旋转模型的复合体模型；根据所述加工指令，计算执行所述加工指令所对应的往复次数；根据所述圆心坐标、半径及起止角度，计算单次路径的单次弧长；根据往返次数和每次递进深度，生成多次往程的复合体模型，并将多次的复合体模型的三维空间模型求并集，得到所述加工指令的切割体模型；根据所述单次弧长及往返次数，计算三维空间轨迹的总长度，并将所述总长度作为工艺路径长度；根据所述工艺路径长度、进给方式及进给速率，计算执行时长。
9、作为上述方案的改进，所述根据所述三维切割模型及执行时长执行工艺，将当前加工件模型与所述三维切割模型进行差集运算，以生成切割结果的步骤包括：根据所述三轴数控铣床的切割指令执行节拍、所述三维切割模型及执行时长执行工艺，将当前加工件模型与所述三维切割模型进行差集运算，以生成到切割结果；其中，所述三轴数控铣床与三维数字孪生模型的三维切割模型、执行时长及切割结果同态化同步。
10、相应地，本专利技术还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法的步骤。
11、相应地，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法的步骤。
12、实施本专利技术，具有如下有益效果：
13、1、本专利技术在基于工艺动作同步的数字孪生技术方案的基础上，在三维数字空间中等效实现三轴数控铣床各条加工指令功能，并能在数字孪生体实现同态的加工过程和结果，解决了数控机床数字孪生体的生产加工时效同态化问题；
14、2、本专利技术实现了三轴数控铣床工具指令级同态数字孪生，对数控铣床设备制造企业进行设备设计、调测试等进行同质化分析、设备运行关键零部件数据采集及等效复现有很好的辅助作用，以直观三维模型方式展示各种运行数据，解决了设备设计制造中无直观可视化问题。
15、3、本专利技术实现的三轴数控铣床数字孪生同态体，无论生产制造调试人员或教育培训人员均能够在数字三维空间对数控代码运行的空间变化状态、数控指令运行状态、切割实现效果等从三维数字空间进行观察，增强了临境感觉，极大提升了设备安装调试、实训操作操控的现象与执行机理的理解，与传统的实体机械的空间观察不同的是，从三维空间视觉提升认知感。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，所述构建三轴数控铣床的三维数字孪生模型的步骤包括：
3.如权利要求1所述的三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，所述在所述三维数字孪生模型中构建加工指令的执行上下文存储及同步更新机制的步骤包括：
4.如权利要求1所述的三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，所述根据所述执行上下文计算所述三轴数控铣床发送加工指令的三维切割模型的步骤包括：
5.如权利要求1或4所述的三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，所述三维切割模型由三维多面体与三维空间复合体进行差集运算获得，所述三维多面体为加工件在当前空间坐标中的三维多面体，所述三维空间复合体为刀头在加工指令控制下走过的路径形成的三维空间复合体。
6.如权利要求1所述的三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，当所述加工指令为直线插补指令时，所述根据所述执行上下文计算所述三轴数控铣床发送加工指令执行时长的步
7.如权利要求1所述的三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，当所述加工指令为圆弧插补指令时，所述根据所述执行上下文计算所述三轴数控铣床发送加工指令执行时长的步骤包括：
8.如权利要求1所述的三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，所述根据所述三维切割模型及执行时长执行工艺，将当前加工件模型与所述三维切割模型进行差集运算，以生成切割结果的步骤包括：
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，所述构建三轴数控铣床的三维数字孪生模型的步骤包括：
3.如权利要求1所述的三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，所述在所述三维数字孪生模型中构建加工指令的执行上下文存储及同步更新机制的步骤包括：
4.如权利要求1所述的三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，所述根据所述执行上下文计算所述三轴数控铣床发送加工指令的三维切割模型的步骤包括：
5.如权利要求1或4所述的三轴数控铣床加工工艺数字孪生同态方法，其特征在于，所述三维切割模型由三维多面体与三维空间复合体进行差集运算获得，所述三维多面体为加工件在当前空间坐标中的三维多面体，所述三维空间复合体为刀头在加工指令控制下走过的路径形成的三维空间复合体。
6.如权利要求1所述的三轴数控铣床...
【专利技术属性】
技术研发人员：王钧天，边钤荥，
申请(专利权)人：广东之点科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。