五轴加工中刀具扫描体的构造和显示

介绍一种新的刀具扫描体生成算法。分析五轴机床加工中刀具的运动特点 ,将刀具扫描体看成离散刀位点之间的单个扫描体的叠加。推导了用 NURBS表达扫描体的公式 ,结合 Open GL给出了五轴刀具扫描体的仿真结果。五轴扫描体的构造是曲面的加工精度验证中的一个技术难点 ,本算法给出了一个较好的构造扫描体的新方法     

曲面NC验证的精度检验研究

系统阐述了一种曲面加工精度检验的实施方案 ,该方案以法矢量和刀具扫描体求交来实现曲面的加工精度检验。其中的刀具扫描体采用本人提出的直纹面的 NU RBS构造方法 ;在射线和曲面求交过程中提出了一种新的NU RBS曲面细分方法 ;另外改进了射线和包围盒的求交算法 ,采用该方法不需要将空间点和多边形投影到二维坐标系中。这些算法大大简化了计算 ,提高了效率 ,本文结尾给出了精度检验的仿真结果     

通用刀具扫描体隐式曲面建模方法

提出五轴加工仿真中基于隐式曲面理论的通用刀具扫描体建模方法。为了提高布尔减运算时间性能,采用隐式曲面能够高效判断扫描体与工件体素数据场点集的位置关系,避免耗时的空间相交计算。定义通用刀具体的隐式曲面模型;根据刚体运动框架理论,建立工件框架与刀具框架的映射关系,利用逆向运动法确定曲面边界范围,将刀具体线性位移和旋转角度作线性插补,推导出工件框架中刀具扫描体的隐函数曲面方程;在分析刀具各部分扫描体方程实数根情况的基础上,给出基于隐式曲面的扫描体构造算法。以典型刀具和运动类型为例,分析扫描体构建过程,试验结果验证方法的正确性和较好的时间性能,方法应用于数控系统中的材料去除仿真。     

复杂曲面五坐标数控加工刀具轨迹的规划算法

提出了复杂曲面五坐标数控加工刀具轨迹的规划算法。该算法在保证刀具不与被加工曲面发生干涉的基础上 ,使得刀具扫描面与被加工曲面在刀触点处切平面上每个方向的曲率相匹配 ,由此规划的等残留高度刀具轨迹能改善曲面加工精度和加工效率     

NC验证中通用铣刀扫描体生成方法

根据数控程序计算刀具扫描体对于复杂曲面数控铣削程序的验证具有重要意义。文章提出了一种用于生成刀具扫描体的有效方法。基本思想是：计算刀具相对于工件运动时，刀轴形成的扫描面；然后，根据刀具几何形状和刀轴扫描面计算刀具扫描体，并举例说明了本文方法的正确性。     

刀具扫描体生成的新算法

介绍了一种新的刀具扫描体生成算法。新算法不依赖于以往扫描体生成的包络法，避免了复杂方程的求解，因而具有方法简单、编程容易、运算速度快等优点。虽然该算法是针对刀具扫描体生成开发的，但它适用于任何回转体扫描体的形成。     

3维仿型数据云处理及数控轨迹生成的研究

提出直接根据单值曲面3维密集测量数据点云进行刀具半径长度补偿，生成刀具加工轨道并有效清除刀具干涉的新算法。同时，提出一套有效数据结构，只扫描一次即可对数据云进行网格划分，对于密集数据云，不用插值，可生成零件表面三角片逼近曲面，用于零件的真实感仿真显示。     

包络法加工复杂曲面中刀具通用几何模型的研究

包络法加工复杂曲面中．其复杂曲面的形成与铣刀的轮廓有着直接的关系。基于刀具是回转体的的基本特征,在刀具统一参数表达的基础上,给出了刀具扫描体的显式求解公式和单位法向矢量的求解公式。根据不同的参数取值,计算了常用铣刀的刀具表达式,该方法简单,计算效率高,为数控加工仿真的通用算法打下基础。     

刀具扫描体生成新算法及在数控加工仿真中的应用

介绍一种新的刀具扫描体生成算法。通过将运动物体外表面上的点分成入点、出点和切点 ,新算法能够迅速找到某一时刻运动物体外表面上的切点而形成扫描体 ,从而不依赖于以往扫描体生成的包络法 ,避免求解复杂的方程 ,因而具有方法简单 ,编程容易 ,运算速度快等优点。虽然该算法是针对刀具扫描体生成开发的 ,但它适用于任何回转体扫描体的形成。     

刀具扫描体的显式计算与精度控制

在刀具统一参数表达的基础上，给出了刀具扫描体的显式求解公式和算法，提出了刀具扫描体的分段变步长误差控制策略，已在VisualC 6．0和OpenGL中编程实现，实例表明方法简单，计算效率高，结果可靠。该方法可用于五轴数控加工仿真和虚拟制造中刀具扫描体的计算。     

基于压缩体素模型的球头刀空间扫描体构造新方法及其应用

提出了一种基于压缩体素模型的球头刀空间扫描体构造新方法,将球头刀分解为相应球体部分和圆柱体部分,分别给出了球体和圆柱体空间扫描体构造公式并构造出其表面模型,利用RayCasting方法分别将球体和圆柱体空间扫描体表面模型进行离散,将其分别转化为压缩体素模型,通过布尔并操作生成球头刀空间扫描体压缩体素模型。该方法由于采用三个方向的Dexel模型表示体素模型,其计算机内部存贮空间得到了很大地压缩,并简化了布尔操作和提高了布尔操作速度;通过MarchingCubes方法提取数控加工仿真工件表面模型并进行图形显示,提高了显示质量和显示速度。该方法在《基于压缩Voxel模型的五坐标数控加工仿真系统》中得到了应用并完成了某叶轮的五坐标数控加工仿真,仿真结果三维信息完备,NC编程人员可从任意方向观察、验证仿真结果,克服了现有五坐标数控加工仿真方法和商品化软件系统的不足,该方法是虚拟数控加工的关键技术。     

面向速度各点异性的刀具运动扫掠体建模与仿真

根据刀具回转体的几何特点,考虑刀具运动时表面各点的速度差异性,建立了回转体的球体模型,计算了多轴数控加工的刀具扫掠轮廓线,进而获得了刀具扫掠包络面,并进行了加工过程仿真验证。算法考虑了多轴数控加工机床运动链和多轴刀具运动的速度特点,无需复杂的方程求解和数值分析,直接简单准确地确定了刀具运动扫掠体的几何表达。     

A real-time surface interpolator methodology for precision CNC machining of swept surfaces

A real-time surface interpolator is developed to machine a family of swept surfaces directly from their high-level procedural definitions. All the computations required for machining are performed in real time based on the exact surface geometry, including tool path planning, tool path interpolation, tool offsetting, and tool path step-over to achieve a prescribed scallop height. A G-code command (G05) is introduced to concisely communicate the precise surface geometry and all necessary process parameters to the controller. The swept surface interpolator offers profound accuracy and efficiency advantages over the traditional approach of generating voluminous piecewise–linear/circular tool path approximations as a preprocessing step. For example, in one instance, a 36,000-line piecewise-linear (G01) approximate part program file is replaced by a 3-line exact swept surface (G05) part program file. The methodology is verified by machining a variety of swept surface forms in aluminum and wax, using a 3-axis milling machine with the surface interpolator incorporated into an open-architecture CNC controller.     

Generation of collision-free cutter location data in five-axis milling using the potential energy method

In five-axis milling, optimal cutter location data (CL-data) should be generated to have advantages over three-axis milling in terms of accuracy and efficiency. This paper presents an algorithm for generating collision-free CL-data for five-axis milling using the potential energy method. By virtually charging the cutter and part surfaces with static electricity, global collision as well as local interference is eliminated. Moreover, machining efficiency is simultaneously improved by minimising the curvature difference between the part surface and tool swept surface at a cutter contact point (CC-point).