基于曲面分片的五轴刀具轨迹规划研究
最优刀具轨迹规划是数控加工的关键技术之一，也是一个永久课题。能否生成有效的刀具轨迹直接决定了加工的可能性，效率和精度。传统的方法是采用同一把刀具对整张复杂曲面进行加工，数控编程算法虽然相对简化，但因为受到最小曲率半径的约束必须采用较小半径的刀具，因而刀具轨迹加长，加工效率降低。倘如能依照曲面的曲率对曲面进行分片，并采用不同刀具及刀轨规划方法对各个分片曲面分别进行加工，则可以大大提高加工效率。
为此，本文提出了基于主曲率和近邻传播聚类的曲面分片算法。该算法的主要步骤如下:
首先，对曲面的离散和曲面分片。对被加工曲面做空间离散、计算离散型值点处的主曲率、高斯曲率及平均曲率，结合近邻传播聚类算法，将复杂曲面划分为不同的数控加工子曲面区域。
其次，分片曲面边界的确定。算法开发中，以双向十字链表数据结构来存储整张曲面，清晰地、完好地表达被加工曲面，大大提高的算法效率。采用基于C-map模型的边界抽取算法对边界线进行提取。
最后，最优加工策略下刀轨的生成。根据不同的区域特点采用不同的刀具半径以及路径生成方法生成刀轨，有效缩短了加工路径的长度，提高了复杂曲面数控加工的效率和精度。
本算法是以UG提供的二次开发工具作为开发平台，以VC++为软件开发环境，在UG提供的编程接口与开发环境的基础上，开发并且实现了本文算法。通过实例进行路径计算并与传统等残留高度法进行比较，结果表明，提出的方法可以有效提高复杂曲面的加工效率(30.59％)。
五轴加工;曲面分片;等残留高度法;轨迹规划;UG二次开发
广东工业大学
硕士
机械电子工程
张平
2013
中文
TG71
70
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）