自由曲面加工刀具軌跡規(guī)劃和數(shù)控程序生成研究.pdf

1、自由曲面也稱為復(fù)雜曲面，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域。自由曲面通常設(shè)計(jì)用來(lái)滿足和提高審美和功能需求，如汽輪機(jī)葉片、口腔修復(fù)體模型等。曲面的高效加工是現(xiàn)代工業(yè)中一個(gè)重要課題。隨著三維測(cè)量技術(shù)、逆向工程的快速發(fā)展，離散網(wǎng)格曲面數(shù)控加工技術(shù)得到了快速發(fā)展，因此本文基于三角網(wǎng)格曲面的數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行了深入研究。
　　針對(duì)傳統(tǒng)截平面法計(jì)算效率低下的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)格曲面鄰接關(guān)系的求交算法，去除了冗余的刀觸點(diǎn)數(shù)據(jù)。分析了網(wǎng)格曲面和截平面求交的

2、情況，充分考慮網(wǎng)格模型的鄰接關(guān)系，快速定位相鄰的交點(diǎn)，求交的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了交點(diǎn)的排序工作，提高了截交線的計(jì)算效率。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了等殘留環(huán)狀刀軌生成算法，采用基于頂點(diǎn)的偏置方法，構(gòu)造局部截平面求交，通過(guò)基于交點(diǎn)的輪廓環(huán)方向判別方法對(duì)輪廓環(huán)進(jìn)行裁剪處理，實(shí)現(xiàn)環(huán)狀軌跡的生成，減小了刀具軌跡的長(zhǎng)度。
　　對(duì)于五軸數(shù)控加工的刀具定位，本文研究了在環(huán)形刀的刀具無(wú)干涉方位角C空間內(nèi)整體優(yōu)化刀軸方向的算法。采用截平面法計(jì)算網(wǎng)格曲面的刀觸點(diǎn)軌跡。

3、根據(jù)刀具的局部干涉、后跟干涉和全局干涉確定刀具的C空間。在該C空間內(nèi)，考慮機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能，采用有向圖最短路徑Dijkstra算法，以相鄰刀觸點(diǎn)的兩個(gè)角速度變化量之和為權(quán)值，實(shí)現(xiàn)了刀軸矢量的整體光順，刀具的兩個(gè)角速度和角加速度變化較為均勻。
　　分析標(biāo)準(zhǔn)APT文件的格式，實(shí)現(xiàn)包含刀軌信息的APT文件的輸出，采用帶傾斜轉(zhuǎn)臺(tái)的五軸數(shù)控系統(tǒng)DMU50V的后置處理算法生成NC代碼。根據(jù)數(shù)控加工的流程，設(shè)計(jì)了基于三角網(wǎng)格模型的數(shù)控自動(dòng)編程系