应用构形空间理论处理自由曲面加工的干涉问题

文中简述了自由曲面数控另工编程中干涉检查的各种方法，利用构形空间概念，提出一种自由曲面加工的干涉检查算法，该算法先得到刀位面和保护面的离散三角表示，然后根据三角的上包络求刀位轨迹，从而避免干涉，算法适合于用球头刀，圆角刀和平底端刀的任意加工方式的三轴铣削，且实用，稳定，可靠。     

数控加工中凸干涉的处理

数控加工中的凸干涉一般发生于加工凸曲面高曲率骤变或几何拓扑信息突变的情况，即刀具运动的直线插补误差大于加工允差的条件下，凸干涉可采用插补误差值进行检查，对于尖角区域的干涉采用单点插入法进行修正处理，而尖凸区域的干涉则采用双点插入法进行修正处理     

空间自由曲面数控加工轨迹的计算方法

现有的数控编程系统和ＣＡＤ／ＣＡＭ软件，往往只能在空间自由曲面上生成球面刀的数控加工轨迹，而实际生产中正逐渐采用非球面刀来替代球面刀完成空间自由曲面的数控加工。本文提出一个在空间自由曲面上计算非球面刀数控加工轨迹的新方法－点涉法，只要已知被加工曲面的参数表达式，就可运用点涉法在该曲面上生成非球面刀的数控加工轨迹。     

数控加工中凸干涉的处理

数控加工中的凸干涉一般发生于加工凸曲面高曲率骤变可几何拓扑信息突变的情况，即刀具运动的直线插补误差大于加工允差的条件下。凸干涉可采用插补误差进行检查，对于尖角区域的干涉采用单点插入法进行修正处理，而尖凸区域的干涉则采用双点插入法进行修正处理。     

用改进遗传算法求取曲面间最小距离

曲面间最小距离的求解，广泛应于复杂曲面零件数控加工的刀具半径选择和干涉处理中，利用遗传算法求解两自由曲面的最小距离，并对标准的遗传算法作了改进，采用竞赛法产生被复制的个体，并且，在新一代群体中加入两个特殊的个体，使得群体始终充满多样性，使算法在较小的种群数目下，能以较快的速度逼近全局最优值，经验证，该方法能求得两曲面间的全局最小距离，且相对于标准的遗传算法，算法的收敛速度及可靠性明显提高。     

大型雕塑曲面零件数控加工编程的关键技术

多轴联动数控加工编程是大型雕塑曲面零件加工的最重要任务之一.本文介绍五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到的刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术.针对这些技术进行研究开发,实现了大型水轮机叶片的五轴联动数控加工,并成为叶片加工的编程工具.     

数控加工直线、圆弧过程中的干涉问题

在数控铣床用刀具加工零件侧面时,刀具有一个半径,为了加工该侧面,刀具中心路径沿工件以半径偏移,这个半径偏移即为刀具径补正,如图1所示。由直线、圆弧等组成的零件形状,在实际加工时,如果刀具的半径过大,往往会造成过切。刀具的过度切削称为“干涉”,预先干涉检查能检查刀具是否过度切削,可避免加工中的不必要的麻烦。从而提高加工效率,减少浪费。     

数控加工无干涉刀具轨迹生成的偏置算法

提出了用偏置方法来检查复杂曲面ＮＣ加工的刀具干涉及生成相应的刀具轨迹。通过对加工曲面进行上包络偏置表面操作，以及边界曲线“保护表面”的引入和导动平面与加工曲面求交时出现的非唯一性问题的处理，可获得一种生成３轴ＮＣ加工无干涉刀具轨迹的通用算法。该方法实现简单，算法稳定，具有广泛的适用范围。     

曲面数控加工刀具轨迹生成方法的研究

一、引言 曲面数控加工刀具轨迹计算是数控编程操作的基础和关键,随着CAD/CAM技术的快速发展,国内外学者对曲面的造型方法和数控加工刀具轨迹的生成方法进行了大量的研究,并且提出了许多曲面造型理论和数控加工刀具轨迹的算法。     

自由曲面特征造型及其有效性维护的研究

对HUST-CAID（哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计）系统研究的基础之上,引入自由曲面特征,运用自由曲面特征定义点构建几何形状轮廓曲线,实现特征参数化。其次,根据特征的分类和参数化,结合HUST-CAID系统的自身特点,完成特征类的定义,并在所构建的几何形状轮廓曲线的基础之上,使用扫掠法和蒙皮法技术构造出几何形状原型和最终的特征实例形状。最后,建立了一套自由曲面特征有效性维护机制。     

Implementation of Interference Checking Based on Construction Space Concept

Methods of interference checking in NC programming are briefly discussed. A new approach for interference detection in 3-axis NC machining of sculpture surface based on the concept of construction space is introduced. The space is firstly divided into millable space and gouge one and then the toolpath segments in the gouge space are checked and eliminated. The algorithm described in this paper is stable and reliable, and is suitable for ball-end，round-end and flat-end cutters.     

基于区域分割的三维自由曲面相似性评价算法

为了在工程应用中检索已有的三维CAD模型,以便重用相应零件的设计信息,节省设计和加工成本,提出一种基于曲面分割技术的CAD自由曲面相似性评价算法.依据曲面的曲率将自由曲面分割成具有相对固定曲率特征的不同区域;对每个分割得到的区域用一个7维向量表达其形状的几何特征和拓扑特征,一个自由曲面形状特征即可通过各分割区域所对应的7维向量组成的向量组表达;将该向量组作为自由曲面的形状描述子,2个自由曲面的相似性可通过相对应的形状描述子间的相似性表达.在评价2个曲面形状描述子的相似性时,将描述子中的每个向量看成是一个带有属性的节点,2个形状描述子所对应的2组属性节点可看成是一个二分图,2组属性节点间相应节点距离看成是二分图的权值,并利用赋权二分图最优匹配的算法求出2组属性节点的相似性,实现2个自由曲面之间的相似性评价.实验结果表明,该算法是有效、可行的.     

基于六坐标数控侧铣加工仿真系统的研究与实现

在六坐标数控机床上采用圆柱型刀具侧铣加工．本文从机床的结构设计到通过了一个数控面加工仿真显示系统模拟了圆柱型刀具面加工的过程。系统采用了一种独特的切削模拟及三维图形显示方法,并依据走刀最短加工路线、一次性走刀和选择切入切出方向等原则,可以在微机上动态模拟出刀具面加工运动的轨迹,采用三维图形和多视图模拟数控面加工的全过程。     

基于六坐标数控侧铣加工仿真系统的研究与实现

在六坐标数控机床上采用圆柱型刀具侧铣加工,本文从机床的结构设计到通过了一个数控面加工仿真显示系统模拟了圆柱型刀具面加工的过程。系统采用了一种独特的切削模拟及三维图形显示方法,并依据走刀最短加工路线、一次性走刀和选择切入切出方向等原则,可以在微机上动态模拟出刀具面加工运动的轨迹,采用三维图形和多视图模拟数控面加工的全过程。     

海量散乱点的曲面重建算法研究

基于海量散乱点的曲面重建在机械产品测量造型、计算机视觉、根据切片数据的医学图像重建等领域中有重要应用.给出了一种以物体表面上不附加任何几何和拓扑信息(包括测点法矢、曲面边界信息)的散乱点集为处理对象,自动生成物体表面的三角网格模型的算法.该算法首先根据测点的邻近测点估算曲面在该测点处的法矢,并采用优化的顺序对法矢方向进行调整以使各测点处的法矢都指向曲面外侧,最后用步进立方体算法输出三角网格模型.采用新的方法计算切平面,不但进一步提高了效率,而且改善了曲面边界及尖锐棱边区域的重建效果.还提出并解决了法矢方向传播中可能出现的局部“孤岛”问题.同时,提出了一种对海量数据进行空间划分的算法,从而大大提高了海量数据的处理效率.应用实例表明,算法效果良好     

多连通曲面离散点集的3D三角划分算法研究

在对非封闭曲面、简单封闭曲面和多连通封闭曲面的特点进行分析之后,提出了一种多连通封闭曲面离散点集的3D三角划分算法.该算法无须对离散点集所对应的自由曲面进行分片,直接在3D空间根据曲面的形态变化向前逐层推进生成三角网格.算法同时还适用于非封闭曲面和简单封闭曲面两种情形.实验结果表明,该算法的划分效果优良,能够满足曲面重构的需要.     

基于仿真技术的数控实验平台构建及应用

利用计算机图形学技术仿真数控加工系统,无论是在实验教学还是在生产培训上,都越来越受到重视。针对初次操作数控机床的学生培训事故率高、对机床刀具设备损坏大、教学培洲效率低的状况,构建基于仿真技术的数拧实验平台来进行数控教学和培训。介绍了数控仿真系统的应用原理、构建要素以及数控加工过程的动态图形仿真技术。结合零件加工实例阐述了数控仿真实验平台的运行过程。实例表明,数控仿真技术的应用,提高了学生的数控编程能力、数控机床操作能力以及数控系统的维护能力。     

基于特征造型的自由曲面特征及约束求解的研究

在对HUST-CAID（哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计）系统进行研究的基础上，首先引入了自由曲面特征。然后结合HUST—CAID系统定义了自由曲面特征的分类和参数化，同时系统为用户提供了一组适当的参数，使用户能够直观的设计任意曲面，而不必参与曲面的底层设计。当用户修改参数时，系统就会自动提供相应的反馈。为了求解出与约束一致的图形，还给出了一种新颖的原型驱动约束求解算法，并在HUST—CAID系统中进行了仿真实验，结果显示，此算法能够有效地简化约束求解和特征造型的过程。