细分曲面数控加工的研究

数控加工刀具轨迹生成是数控加工编程的基础和关键.本文阐述了细分方法和基于细分曲面的数控加工的关键技术:曲面等距、刀具轨迹的生成等,并对其进行总结和展望.     

Loop细分曲面的自适应等距面生成算法与实现

提出一种精确快速生成有边界等距 L oop细分曲面的新算法 ,其核心思想是 :从控制网格顶点在 L oop细分曲面上的位置 ,按照给定的等距值 ,沿其法矢正 (反 )向等距 ,通过解线性方程组求出等距后的控制网格 ,然后检测等距误差 ,对部分超过给定等距精度的控制网格进行局部自适应细分 ,重新生成等距面并检测误差 ,直至整个细分等距曲面满足精度要求 ,所生成的等距细分曲面除局部 C1 外其余 C2 连续。实例表明 :本算法高效稳定 ,生成的等距细分曲面已完全满足实际工程需要。     

细分曲面多轴精加工刀具轨迹生成算法研究

在细分曲面造型技术日益盛行的情况下,以Catmull-Clark细分曲面为例,研究了细分曲面多轴精加工刀具轨迹生成算法。采用二阶差分方法计算满足加工精度要求的细分次数,并对细分后的网格进行等距。根据等距网格各顶点的变形因子,得到变形后的网格。获得截面数据点,并逆变形至原始空间。采用面积均值方法,计算得到刀位点的位置及刀具轴线方向矢量。通过三轴加工与所研究算法四轴加工进行对比,确认所研究算法加工误差较小,更为精确。     

细分曲面五轴数控加工基础技术研究

探讨了细分曲面五轴数控加工基础技术.以Catmull-Clark细分曲面为研究目标,首先讨论细分曲面顶点法矢量计算及等距面实现,然后建立细分曲面粗加工模型;其次对该模型采用环形刀刀轴矢量按曲面法线导动方式进行五轴数控加工,推导了刀具姿态、切削半径及刀位轨迹生成计算,最后给出了计算机仿真的实例.     

面向数控粗加工的自适应细分

为获得加工余量均匀的数控粗加工模型,提出了一种基于面误差的自适应细分算法.该算法以细分后的控制网格与极限曲面之间的最小距离和粗加工余量作比较,确定均匀细分次数.将均匀细分后的网格向极限曲面投影形成覆盖网格,再以覆盖网格和极限曲面之间的距离作为自适应细分准则,对不能满足精度的区域进行自适应细分.实验结果表明,在给定的精度范围内,该算法能够大幅度抑制细分过程中网格数量的快速增长,并能获得与原始算法光顺程度基本一致的曲面,大大提高了模型的后处理速度.     

基于网格曲面上空间填充曲线刀具路径生成算法研究

在细分网格曲面上,用最短哈密顿回路法通过连接网格节点去寻找最优路径,以形成填充曲线刀具路径。将空间曲面细分成有限四边形网格后,结合无向网上最短哈密顿回路求解算法,通过构建代价树的方法求解最短路径。应用了邻接矩阵的形式描述图形,及基于矩阵法数据存储的度数消减算法判断和处理图形,构建了空间网格曲面上最短哈密顿回路生成算法。通过一个曲面填充实例验证了构建算法的正确性,及用此方法生成曲面加工刀具路径的可行性。     

基于细分曲面数控刀位轨迹的生成

阐述了基于细分曲面数控加工刀具轨迹的生成方法,主要包括求交点的算法和对交点进行优化处理的算法,该方法具有一定的可行性和实用性。     

基于隐式曲面的三角网格模型等距算法

针对三角网格模型，提出了一种基于隐式曲面的等距算法。该算法首先对三角网格模型进行拓扑重建，然后对顶点进行八叉树采样，由采样点及采样点的单位法矢点来构建隐式曲面，将隐式曲面等距，最后将原模型的顶点投影到等距曲面得到投影点，根据先前建立的拓扑关系，将投影点三角网格化得到等距后的三角网格模型。该算法在一定数值范围内避免了等距模型自交问题，而且等距模型三角网格均匀，质量高。     

坯料网格边界延展及规则化算法

提出了一种毛坯边界非等距外延方法，即将毛坯边界节点非等距外延后，利用NURBS曲线拟合技术生成等距的新毛坯边界，再用NURBS曲面蒙皮算法生成平面，然后通过网格生成算法将生成平面离散成网格，最后用一种基于协方差矩阵特征值的坯料边界规则化算法来得到具有规则形状的坯料。     

基于隐式曲面的三角网格模型等距算法

针对三角网格模型,提出了一种基于隐式曲面的等距算法.该算法首先对三角网格模型进行拓扑重建,然后对顶点进行八叉树采样,由采样点及采样点的单位法矢点来构建隐式曲面,将隐式曲面等距,最后将原模型的顶点投影到等距曲面得到投影点,根据先前建立的拓扑关系,将投影点三角网格化得到等距后的三角网格模型.该算法在一定数值范围内避免了等距模型自交问题,而且等距模型三角网格均匀,质量高.     

离散数据曲面的三轴数控粗加工代码生成算法

介绍一种用于离散数据的三轴数控粗加工代码生成算法。该算法以离散数据点为输入信息,先构建一个网格曲面,然后通过一系列的计算步骤,最终得到用于实现离散数据曲面粗加工的数控代码。详细阐述该算法的推导过程,并给出算法的实现细节。该算法被证明具有良好的使用价值。     

A CL surface deformation approach for constant scallop height tool path generation from triangular mesh

In this paper, we present a cutter location (CL) surface deformation approach for constant scallop height tool path generation from triangular mesh. The triangular mesh model of the stereo lithography (STL) format is offset to the CL surface and then deformed in accordance with the deformation vectors, which are computed by the slope and the curvature of the CL surface. In addition, the tool path, which is computed by slicing the deformed CL surface, is inversely deformed by those same deformation vectors to a tool path with a constant scallop height. The proposed method is implemented, and a tool path is generated and tested by simulation and by numerical control (NC) machining. The scallop height was found to be constant over the entire machined surface, demonstrating much better quality than that of mesh slicing, under the same constraints for machining time.     

五坐标 NC 加工曲面干涉检测及刀位角修正算法研究

提出了一种平底刀五坐标数控加工的干涉检测及刀位角修正算法。基于曲面离散三角面片,提出了一种快速的后跟角计算方法。该算法已经在ＳＣＡＤＭ３．０曲面造型及加工系统中得到应用和验证。     

薄板冲压成形中基于数控轨迹点的全自动四边形网格生成

基于模具型腔表面的数控轨迹点,提出了一种适用于薄板冲压成 形计算机仿真的全自动四边形网格生成方法。该方法首先利用最大弦长偏差法删除冗余轨迹 点,接着根据相邻特征曲线插值法来重新分布轨迹点,最后生成四边形网格。算法简单、稳 定,能处理任意无孔洞冲压模具型腔表面的数控加工轨迹点的自动四边形网格生成问题。     

空间自由曲面数控加工算法研究及存在的问题

空间自由曲面数控加工无干涉刀位轨迹产生算法是数控加工中的关键技术之一，阐述了国内外有关算法的研究状况，探讨了算法的原理及存在的一些有待进一步研究的问题。     

自由曲面数控加工刀具轨迹映射算法

对自由曲面的数控加工,寻求最优的刀具轨迹生成方法至关重要。本文基于开源3D库Open CASCADE(OCC)和编程开发环境Microsoft Visual Studio 2010(VS2010),应用B样条表达的自由曲面,采用“投影法”思想,研究“重用已有相似刀具路径”方法,提出了处理自由曲面的NC刀具轨迹映射算法。为了验证算法的有效性和可行性,实验建立5类自由曲面,启动设计的轨迹映射算法,输出曲面的NC加工轨迹质量可以满足设计要求,实现了刀具轨迹的重用。     

数控加工中的工艺规程主干生成方法

针对数控加工中的工艺决策问题，提出了一种新的工艺规程主干徨成的实用方法。这种方法将工艺决策任务分解为特征加工链生成和工步拓 ２个相对独立的子任务。每一个子任务只解决一个主要问题而与其它因素无关，并分别采取了不同的子任务求解策略。     

基于Z-Buffer理论的三坐标无干涉刀位轨迹的生成

针对当前无干涉刀位轨迹生成算法存在的问题，提出一种基于Z-Buffer理论的用于三坐标加工的无干涉刀位轨迹生成算法。该算法已成功地应用于洗衣机波轮、水轮机叶片等复杂曲面零件的NC加工。实践证明该算法具有可行性，计算方法简单，并且能很好地解决干涉问题，对于在三坐标加工中的刀位轨迹生成具有很高的实用价值。