復雜三角網(wǎng)格模型五軸數(shù)控加工刀具軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、五軸數(shù)控加工技術相比三軸加工技術具有不可比擬的優(yōu)勢,已成為復雜曲面的主要加工手段之一。三角網(wǎng)格模型在快速原型制造和逆向工程等領域中得到了廣泛應用,三角網(wǎng)格模型三軸數(shù)控加工研究已較為成熟。然而針對復雜三角網(wǎng)格模型的五軸數(shù)控加工研究還不充分,其中存在的難點主要有如何提高全局干涉檢測效率,確保刀軸矢量平穩(wěn)過渡以及生成復雜三角網(wǎng)格模型五軸數(shù)控刀具軌跡等。因此,在三角網(wǎng)格模型的拓撲結構重建和微分幾何信息計算的基礎上,本文針對復雜三角網(wǎng)格模型,圍繞

2、全局干涉檢測及避免、刀軸矢量優(yōu)化和五軸數(shù)控刀具軌跡規(guī)劃等內(nèi)容開展研究工作。主要工作包括:
　　(1)研究了全局干涉快速檢測方法?；贙-D樹和刀具離散表示建立高效的模型數(shù)據(jù)搜索結構,并提出全局干涉快速檢測及避免算法。由搜索結構快速查找干涉點,加快了模型搜索速度,從而提高了全局干涉檢測效率。
　　(2)研究了刀軸矢量優(yōu)化方法。為避免相鄰刀軸矢量的劇烈變化,以及刀軸矢量與機床主軸的夾角過大的問題,在已有方法基礎上提出分角度區(qū)域的

3、刀軸矢量優(yōu)化策略,對同一軌跡上的相鄰刀軸矢量進行優(yōu)化,并相對機床主軸進行刀軸矢量修正,實現(xiàn)了刀軸的平穩(wěn)過渡。
　　(3)根據(jù)復雜三角網(wǎng)格模型及五軸數(shù)控加工的特點,對投影偏置法加以改進,提出五軸數(shù)控等殘留刀具軌跡生成方法?；诘队|點法矢建立刀觸點偏置模型,并對刀觸軌跡存在的折線、波動、冗余和自交等缺陷進行光順處理。
　　基于以上研究成果,開發(fā)了復雜三角網(wǎng)格模型五軸數(shù)控刀具軌跡規(guī)劃算法程序,運行實例驗證了上述算法的可行性。