自由曲面数控加工刀位轨迹生成方法的研究

依据逆向工程中自由曲面造型理论,结合数控编程中等距面法和参数线法,给出了一种较为简便的数控加工刀位轨迹生成方法。     

自由曲面5轴数控加工刀位轨迹的生成算法

应用计算几何技术来决定优化的刀具定位和刀具姿态以实现环形刀的5轴自由曲面数控加工。环形刀起切削作用的环形部分曲率半径的变化范围更大,而且刀具姿态随曲率而变化。这些特性使得该方法比平底刀且固定刀具姿态的加工方法更优越。分三部分来实现：①优化刀具定位和刀具姿态。②刀具轨迹规划。③干涉检测。     

曲面平头刀加工无干涉刀位轨迹自动生成的算法研究

提出了一种新的曲面平头立铣刀加工无干涉刀位轨迹自动生成的算法。该方法将曲面分成凸区域及非凸区域,将对凸区域采用快速算法,而非凸区域则进行干涉检查和处理。论述了三轴及五轴加工时局部刀具过切干涉和全局刀具干涉的检查和处理。     

曲面沿参数线加工的实时轨迹生成

提出了一种沿参数线加工的无干涉刀位轨迹实时的生成算法，据进给速度和ＣＮＣ插补周期确定轨迹逼近步长，简化了计算，减少了实时轨迹生成的计算量，采用双重干涉判别准则，成功地消除了干涉。     

自由曲面加工中的等参数螺旋轨迹生成方法

通过对刀具轨迹有效性的分析,将刀具轨迹规划分为曲面上曲线族的选择和有效合理排布方式的设计两个方面。以此为基础,针对数控加工中心的高速加工特性,提出一种等参数螺旋刀具轨迹生成方法。该方法以减少抬刀、路径转接为目的,并综合考虑刀具轨迹几何与运动力学性能。首先以等参数线型轨迹为基础,生成等参数环形轨迹,进而以对角曲线连接相邻路径,构造能够实现连续切削的等参数螺旋轨迹。仿真试验表明该方法,简单实用,而且避免了轮廓偏置中的干涉检测,特别适用于自由曲面的高速数控加工。     

曲面沿参数线加工的实时轨迹生成

提出了一种沿参数线加工的无干涉刀位轨迹实时生成算法。据进给速度和ＣＮＣ插补周期确定轨迹逼近步长，简化了计算，减少了实时轨迹生成的计算量。采用双重干涉判别准则，成功地消除了干涉     

自由曲面三轴联动数控加工刀位轨迹生成的研究

自由曲面数控加工刀位轨迹的自动生成，是相关ＣＡＭ技术的关键问题。本文利用点涉法原理推导出刀位点的计算公式，在此基础上，考虑存在干涉的刀具与被加工曲面接触点具有区间连续的特性，以非均匀走刀方式，介绍空间自由曲面三轴联动数控加工刀位轨迹的生成方法。     

回转体沟槽曲面数控加工无干涉刀位轨迹的生成

为了实现数控加工回转体沟槽曲面干涉的自动检验,将干涉分为三种类型,针对不同的干涉类型提出了相应的干涉检验和刀位修正算法。算法不仅包括了刀头部分与被加工曲面之间,而且还包括了刀体与被加工曲面之间以及刀具包络运动所引起的干涉检验和刀位修正;并采用将空间三维问题二维化,提出的算法全面、简单、快速、稳定。计算机仿真实例验证了算法的正确性。     

轴流式水轮机叶片数控加工刀位轨迹仿真

分析了轴流式水轮机叶片的形状特点,用UG/CAD的建模技术为叶片建模.由木模图得到型值点,依据由点连线、由线成面、由面构体实体建模方法,构造叶片的几何模型,由UG/CAM生成刀位轨迹,实时观察模拟走刀过程,检查刀具与叶片之间是否产生干涉,过切等现象.     

自由曲面五坐标环形刀铣削加工刀位轨迹优化

将圆环面刀等效为变直径平底刀,推导切削行距与进给方向和刀具姿态之间的函数关系式,分析进给方向、刀具前倾角和侧偏角对切削行距大小的影响,给出一种新的检查和消除环形刀瓶颈干涉的方法.在无干涉的前提下,选取较小的前倾角,沿最小主曲率方向进给,切削区域宽度最大,加工效率最高.     

Tool path generation for machining compound surfaces with extended cut region method

Presented in the paper is a novel tool path generation method for 3-axis NC machining of compound surfaces. Tool path generation procedure consists of two core steps: firstly, the extended cut region (ECR) of every surface is constructed; secondly, CL-curves are computed on every ECR and the final tool paths are achieved by sorting, trimming and connecting the CL-curves. The developed ECR method can solve the gouging problems caused by tangent discontinuity, surface overlap or surface gap among surface elements. The proposed method has been implemented and applied to tool path generation in a general CAM system that has been developed by authors. Our case study has demonstrated the validity of the proposed algorithms.     

自由曲面五轴变步长数控加工刀轨生成方法

为了在满足逼近误差要求的同时最大程度减少冗余刀轨,对自由曲面提出了一种五轴变步长数控加工刀轨生成方法.首先对刀触点轨迹基于线性误差计算出初始刀触点点集,再以局部干涉调整前倾角的方式计算出无干涉刀位点和刀轴矢量;以最大非线性误差刀位处到刀触点轨迹的最小值作为相邻刀位点之间的逼近误差,并基于数据点自适应离散法计算逼近误差;...     

离散点云等残留高度数控加工刀轨生成方法

为了最大化刀轨行间距,从而减少刀轨总长度,针对离散点云提出了一种等残留高度刀轨生成方法。提出以点云局部轮廓点集直接生成残留高度点的迭代计算方法,再根据残留高度点和点云局部点集迭代计算出下一行等残留高度刀位点,从而获得等残留高度刀轨。算法无需点云等距或曲面重构,为了提高算法效率,提出了算法所需数据初值的优化计算方法。最后对典型的点云模型生成刀轨,与等行距刀轨相比,提出的算法生成的等残留高度刀轨总长度大幅减少,验证了算法的可行性和有效性。     

Iso-parametric tool path generation from triangular meshes for free-form surface machining

The polyhedral model is widely used in the manufacturing industry. However, apart from the iso-planar method, the tool path generation methods for polyhedral machining are very limited. In such a case, the given tool paths are no longer boundary-conformed or efficient. This paper presents a new approach to iso-parametric tool path generation for triangular meshes. The strategy proposed herein first parameterizes the triangular faces via a harmonic map. The cutter-contact (CC) points and the path interval are then calculated based on the machining tolerance requirements and the iso-parametric tool paths are finally generated. The method is implemented on a computer and some illustrative examples are provided to show the effectiveness of the developed algorithm. The main advantage of the proposed method is that the tool paths can be generated naturally along the boundary of a polyhedral model, thus eliminating internal tight-radius corners in conventional paths. This leads to substantial reductions of tool wear and machining time. In addition, the proposed method can also be used in other non-iso-parametric tool path planning methods for triangular meshes and compound surfaces machining.     

Mesh-based tool path generation for constant scallop-height machining

This paper presents a new approach to mesh-based tool path generation for obtaining constant scallop heights. The mesh surface has recently become the focus of considerable interest, because its geometric computation is simpler and more robust than that of the parametric surface. These advantages make it easy to check and remove interference in the process of tool path generation. The previous tool path generation method based on the mesh surface, however, can generate only one topology of iso-planar type where tool paths have evenly spaced tool path intervals. As constant scallop heights cannot be obtained from evenly spaced tool path intervals, unevenly spaced tool paths based on offset meshes are necessary for reducing the machining time and for easy interference removal. This paper proposes and compares four methods to estimate curvatures from the mesh surface; the curvature is essential for calculating unevenly spaced tool path intervals. This paper also proposes an improved drive surface method to propagate CL-paths unevenly and to generate tool paths with various topologies.     

曲面造型及数控加工刀具轨迹生成方法的研究

依据双三次均匀B样条曲面造型理论 ,运用等参数线加工方法 ,给出一种较为简便的曲面造型及数控加工刀具轨迹的生成方法     

自由曲面三坐标加工等间距刀具路径规划

为提高自由曲面数控加工的切削效率,改善刀具的受力状态,提出了一种自由曲面三坐标加工等间距刀具路径规划方法.分析了在实际加工过程中可采用的几种刀具路径规划方法及其实现等距加工的约束条件.研究了等间距刀具路径的计算方法,并针对计算过程中出现的逼近误差校验和刀具路径延伸与裁剪问题给出了解决方法.对等参数线法和等距截面法进行了比较,表明应用该方法规划自由曲面刀具路径,可提高走刀路径对曲面形状变化的适应性和切削行间距分布的均匀性.     

层切法模具粗加工中自适应刀轨规划方法

目前,模具粗加工方法是制约模具数控加工效率提高的重要因素,为此,深入探讨了基于层切法的零件模具数控粗加工方法,简述了层切法中计算机辅助设计3维模型分层方法,详细论述了截面上数控加工轨迹生成和规划方法。研究了目前层切法刀具轨迹生成算法的不足,提出了刀具环形轨迹的自适应规划方法。根据层面边界曲率在已有粗加工刀具中自动选择粗加工刀具规格,实现了刀具优化选择的目的。应用该方法可以减少粗加工余量,提高粗加工速度,进一步提高零件模具数控加工效率。     

自由曲面数控加工刀具轨迹生成的约束条件分析

在提出自由曲面数控加工过程和刀具轨迹的规划原则情况下,分析无干涉控制、恒表面速度进给、伺服能力控制和相邻加工曲线影响等轨迹控制的约束条件,实时对轨迹的生成进行系统优化控制。通过系统分析刀具轨迹生成的约束条件,为刀具轨迹优化控制提供决策,对提高自由曲面的切削质量和加工效率具有重要意义。     

一种用于多面体加工的圆弧刀轨生成算法

为提高多面体模型的加工效率,提出了一种用于多面体加工的圆弧刀轨生成算法。采用截平面和多面体模型的等距模型求交来计算初始直线刀轨;由等距模型的顶点曲率估算刀位点处沿刀轨方向和刀轨间隔方向的曲率半径,并根据残留高度确定刀轨行距。提出了基于刀位点曲率半径调节的圆弧拟合算法,算法引入拟合约束条件和曲率半径调节系数;在拟合精度范围内,迭代确定曲率半径调节系数,从而确定拟合圆弧。实验结果表明文中方法生成的刀轨保持G1连续且包含的圆弧段数量较少,有利于提高加工效率。