复杂多曲面数控粗加工方法

结合开发国产化软件的实践，提出了一种复杂多曲面数控粗加工自动编程获得刀具轨迹的方法，并在ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中得以实现。在自动编程中，系统将复杂多曲面当作一个整体，采用分层切削方法用一组等距平面分别与该复杂多曲面求交得到一组交线，重组交线得到在二维平面上的边界轮廓，对边界轮廓等距后找出可切削区域，然后采用行切加工方法获得曲面的刀具轨迹。这种方法实现了把复杂多曲面当作一个整体来加工的自动编程方法，使实     

裁剪NURBS组合曲面的数控加工算法研究

从工程应用角度出发，结合国产化ＣＡＤ／ＣＡＭ系统开发的需要，提出了一种裁剪ＮＵＲＢＳ组合曲面精加工平截面刀具轨迹的生成算法。在裁剪ＮＵＲＢＳ曲面等距面的生成、平面与裁剪ＮＵＲＢＳ曲面等距面的求交等几何操作算法的基础上计算刀具轨迹；并通过交线的排序和优化进行干涉检查与消除，解决了组合曲面加工编程中曲面之间存在的断开，裂缝，局部搭接现象的刀轨生成问题。     

自由曲面与平面的一种分割,跟踪求交方法

为解决离散求交方法存在的交线上的同一点被两次计算等问题，本文提出了将自由曲面按一定精度在参数域内分割，并在参数城上跟踪交线的求交方法。采用先判断交线在参数域的像是否通过分割的参数块的角点，后判断是否通过参数块的非角点边的判断次序；对于与容差选择有密切关系的具有相对意义的判断结果（交线的像通过参数块角点），利用在参数域内对各分割参数块编号确定的邻接关系，采有先确定候选有交线进入参数块─一探测的策略；对在一定条件下具有绝对意义的判断结果，根据参数块编号所确定的邻接关系，直接确定交线的下一进入块，由于采用跟踪方法，对逼近交线的一系列直线段的每个端点只计算一次，故上一直线段的末端点直接作为下一直线段的首端点。算法实施的结果表明，采用上述处理方法解决曲面与平面的求交，计算稳定性、可靠性好，整体效率也较高。     

自由曲面三轴粗加工刀具轨迹的计算方法

在复杂自由曲面类零件的加工过程中，粗加工往往要占去大部分的时间。本文从提高加工稳定性及加工效率的角度出发，提出了一个复杂多曲面数控粗加工的算法，即采用分层切削法，通过平面／曲在求交技术和交线环的等距，自交，集全等基本运算，按“端点 五最短距离优先剖面线算法”规划每一切削层的刀具轨迹。     

基于三角化的复杂曲面五坐标数控加工轨迹的计算方法

ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中复杂曲面数控加工刀轨的计算能力在工业中有极其重要的作用。本文介绍一种复杂曲面五坐标加工轨迹生成及干涉处理算法，即把曲面用小三角片离散逼近，并用连通图建立所有三角片之间的拓扑关系，在此基础上生成刀轨，并进行干涉检查及刀位修正     

基于实体的三轴数控精加工研究

在获得了零件几何信息和加工参数信息后，实体精加工算法能够自动计算零件在某一个加工方向上所有可加工曲面的球头刀精加工刀具轨迹。采用虚过渡的处理方法，计算实体的曲面等距模型。提出了利用贯穿线对交线进行规整处理，高效地获得无干涉的精加工刀具轨迹。基于实体的数控精加工编程丰富了数控精加工编程方式，降低了数控编程的操作复杂程序度，减少了产生错误的可能性，具有工程实用性。     

一种三维空间9-交模型的简化方法

9-交模型是一种表达三维空间拓扑关系的常用方法,但存在着冗余度大等问题。本文在Z latanova简化9-交模型工作的基础上,定义了点、线、面和体等简单三维空间对象,对它们之间的拓扑关系进行了研究。排除各种不可能的情况,共总结出24种可能的9-交结果以及80种点线面体之间的拓扑关系,并进行归类得到55种拓扑分析操作,从而大大简化了原模型。以线与体的拓扑关系分析为例,给出了根据简化以后的9-交模型进行拓扑分析操作的具体算法实现。     

二维图形的集合运算算法研究

二维图的并、交、差等集合运算是二维图形的设计、图形消隐处理，零件的三维造型及数控加工编程中刀具轨迹生成等的重要基础，文中借助于ACIS几何平台，提出了在线架、曲面和实体集成数据环境下，将二维线架图形转换为实体的数据结构，利用实体的布尔运算实现二维图形的集合运算的算法，避免了传统的集合运算中需的线段求交、裁剪、交点的有效性判断等，降低了算法的复杂度，从而提高了算法的可靠性。该算法已在南京航空航天大学CAD／CAM工种研究中心开发的CAD／CAM系统中实现。     

一种有限环域裁剪多义线的算法及应用

提出了一种有限环域裁剪多义线的算法。文章首先介绍了基本概念和算法设计。该算法通过多义线与诸环求交,在求交过程中利用局部法判别有效交点,从而确定出多义线位于有限环域内的有效部分。该算法对重边和重点情形给出了简单、直观的处理方法,从而可靠地解决了裁剪过程中可能遇到的重边和重点问题。文章还给出了一个由内、外环组成的有限环域裁剪一条多义线的实例。最后,文章还介绍了该算法在两张裁剪曲面的求交算法及过渡算法中的应用。该算法已在微机上实现并测试通过,并已利用该算法实现了裁剪ＮＵＲＢＳ曲面的求交及过渡算法     

两凸平面相贯立体的隐藏线消去法

本文介绍了一种消去两相贯凸平面立体的隐藏线算法。首先利用外法线法单体消隐,然后用线与面比较法作组合消隐计算,逐一确定各个单体上可见棱线在组合体上的可见线段,最后显示或绘制所有的可见棱线段和两体的可见交线,得到消隐后的立体图。本法信息输入量较小,功能较强,不但适用于两相贯的凸平面立体的消隐,而且也适用于两迭加的凸平面立体的消隐。本程序还适用于两体具有共面的情况。     

自由曲面型腔粗加工刀轨生成算法研究

在运用环切方式进行型腔类零件的分层加工时,预钻孔位置和刀具运动轨迹规划直接影响编程的繁简及切削效率。文中提出了一种型腔环切刀轨生成算法,使得在一个连通加工区域里只需抬刀一次,保证在相邻等距环的过渡时不发生干涉。预钻孔的位置可在加工区域里灵活选择,取消了对预钻也位置的限制。该文设计并实现了切除等距环尖角处未加工到的残留区域算法。算例表明,文中提出的方法易于实现,结果稳定、可靠。     

改进的等残余高度加工自由曲面刀具路径生成算法

提出了改进的等残余高度算法用于加工自由曲面刀具路径生成。算法在生成相邻刀具路径轨迹时分两步,首先根据当前刀具路径轨迹,采用了Newton-Raphson迭代法精确求取刀具运动包络体上的点到自由曲面的距离,结合给出的Newton迭代法的迭代角度初值计算方法,精确求取满足要求的等残余高度点构成等残余高度线;然后根据求取的等残余高度线精确求取相邻刀具路径轨迹,求取过程类似。验证实例表明,该方法可极大地减少刀具路径轨迹长度,均匀曲面加工残余高度,提高曲面加工质量。     

复杂模型四轴线电火花线切割实体仿真

对线切割系统的运动和性能进行分析,计算了电极丝的最大倾角,给出了切割时电极丝、夹具和工作台之间不发生干涉碰撞的判断条件。在线切割仿真中,基于实体布尔操作实现了实体切割模型的生成。通过电极丝每步扫掠体的布尔并运算,生成切割全过程的电极丝扫掠体。再通过该扫掠体与毛坯体的布尔差运算,得到仿真实体切割模型。该方法同样适用于锥度体切割时可能出现的电极丝路径交叉的情况。文中最后给出了实例,验证了该方法的正确性。     

基于平底刀切宽张量的曲面分区加工轨迹生成方法

为提高曲面端铣加工的效率,在保证加工质量的前提下,应尽量保证刀具在各切触点处沿切宽最大的进给方向运动。复杂曲面上各点处的切宽最大进给方向常呈现区域化分布规律,基于单个加工区域的传统端铣轨迹生成方法仅能得到局部优化解。本文给出了平底刀端铣曲面切宽张量,将切触点处的最优进给方向求解转化为张量特征方向的求解,并基于切宽张量场的退化性质,提取三分退化点为曲面多个加工区域的交点,进而以相交点为起点、以最优进给方向为切向构造曲面内部边界,将曲面划分为一系列加工区域,各加工区域的最优进给方向分布连续,分别生成各区域的加工轨迹。该方法在CATIA CAM系统中实现,选例进行了应用验证,与传统的曲面加工轨迹生成方法相比,基于切宽张量的平底刀端铣分区加工方法显著提高了加工效率。     

环形刀等残留高度多轴加工步距计算

针对不同曲面的环形刀多轴加工,提出了最大步距计算的数学模型,建立了残留高度为常数时步距与刀轴倾角之间的函数关系,通过函数关系推导出最佳步距的值。实验表明,该算法在保证加工精度的前提下,能有效缩短加工刀轨路径,提高加工效率。     

用任意空间曲线控制的复杂组合曲面数控加工算法研究

提出了一种基于参数曲面三角化的复杂曲面刀具轨迹生成方法。即利用给定的任意空间曲线作为控制边界,构造新的参数曲面,在此简单参数曲面上生成刀具轨迹。离散化复杂组合曲面为若干平面三角片,投影已生成的刀具轨迹到平面三角片上,再考虑加工精度、余量、干涉等,便可得到复杂组合曲面的刀具轨迹。根据该方法还可以获得指定加工区域的刀轨。