OPTIMAL ALGORITHM FOR NO TOOl-RETRACTIONS CONTOUR-PARALLEL OFFSET TOOL-PATH LINKING

A contour-parallel offset （CPO） tool-path linking algorithm is derived without toolretractions and with the largest practicability. The concept of ＂tool-path loop tree＂ （TPL-tree） providing the information on the parent/child relationships among the tool-path loops （TPLs） is presented. The direction, tool-path loop, leaf/branch, layer number, and the corresponding points of the TPL-tree are introduced. By defining TPL as a vector, and by traveling throughout the tree, a CPO tool-path without tool-retractions can be derived.

盾构机换刀机器人路径规划研究

为实现作业环境结构复杂、干涉多、视野受限工况下换刀作业的自动化,进行换刀机器人路径规划研究。首先,提出机器人换刀方案和机器人本体机构,对换刀机器人路径规划问题进行描述;其次,建立机器人数学模型、目标位姿计算方法;随后,提出基于距离判断的碰撞检测方法、目标导向约束下的随机点生成策略、冗余路径点删除策略、B样条曲线路径平滑处理策略,实现路径的优化;最后,搭建换刀机器人仿真平台,并进行仿真分析,结果验证了所提方法的有效性。

环切刀轨无跳刀过渡连接算法

在口腔修复体数控粗加工中环切走刀方式应用广泛,为了减少加工时刀具跳刀次数以缩短空走刀时间和优化刀轨环之间的过渡连接,提出了基于单根树结构的环切刀轨无跳刀过渡连接算法。在该算法中,根据刀轨环计算过程中建立的父子关系构建刀轨环树,然后对刀轨环树拓扑分解实现刀轨环编组,编组环集合中具有父子关系的刀轨环之间通过"过渡点对"构建过渡连接关系,最后遍历刀轨环树获得无跳刀刀轨。实验表明,该算法无跳刀,无重复切削,满足实际加工要求。

轮廓平移无跳刀连接刀路环树优化算法

提出一个无跳刀的轮廓平移刀路轨迹优化算法.根据刀路环之间父环和子环关系,提出“刀路环树”的概念,将加工刀路的一次环切定义为一个“刀路环向量”,并将刀路环的各个属性定义为刀路环向量的分量.根据无跳刀轨迹的要求,针对刀路环树的各个刀路环向量进行遍历,以获得了一个无跳刀的轮廓平移刀路轨迹算法,并通过与其他算法比较,证明该算法无跳刀、无重复切削,并且可以自动执行.

复杂型腔无退刀环切刀具轨迹连接方法

为克服传统环切轨迹连接方法的不足,提出了一种简单有效的环切刀具轨迹连接方法。在该轨迹连接方法中,轨迹环被组织成区域树的形式,区域树的每个节点对应一次偏置操作的结果;为了编组轨迹环,利用轨迹环间的嵌套关系将区域树剖分为轨迹簇,进而利用过渡点和虚过渡点完成了轨迹簇的连接,形成了子轨迹;合并了多条子轨迹,以使生成的轨迹完全没有退刀。利用无需额外计算的区域树,改善了传统无退刀轨迹连接算法在处理大规模问题上的效率。

刀轨环无跳刀尖角垂线过渡连接算法

针对刀轨环如何高效地连接成环切刀轨的问题,提出了刀轨环无跳刀尖角垂线过渡连接算法。首先在基于向量角分线的子域上生成等距环,然后建立刀轨环数组和生成环的多个单向链表,采取顺序取外等距环、逆序取内环的方式生成单根节点刀轨环关系树,提出尖角垂线过渡的连接方式,遍历刀轨环树获得无跳刀刀轨,最后构建加减速数学模型并验证算法的有效性。试验表明,该算法计算效率高,无跳刀,满足实际加工要求。

三角网格细分曲面数控加工刀轨快速生成算法

提出了一种基于三角网格细分曲面模型的刀轨生成算法,建立三角网格细分曲面模型的空间聚类索引结构,基于该结构实现网格模型与刀轨截面快速、精确求交获取刀触点集,并根据刀触点对应曲面位置处的微分几何性质确定刀位点,采用最小生成树算法对刀位点集排序生成刀轨。实例证明,该算法可有效提高复杂曲面模型的刀轨生成效率及精度。

基于自由区域的环切轨迹优化连接方法

为了解决环切轨迹的连接问题,提出一种简捷有效的环切刀具轨迹连接方法。在该方法中,为了有效管理轨迹环,构建了一种称之为区域树的树型数据结构。为了获取子轨迹,首先对区域树进行剖分以对轨迹环进行编组,进而利用轨迹环连接器对已编组的轨迹环进行连接。在获得子轨迹后,利用在自由区域中搜索开槽点的方式,完成了对子轨迹的优化连接。最后用仿真实验验证了该方法的有效性,实验表明,该方法能在提高计算效率的基础上,显著减少退刀数,有时甚至没有退刀。

复杂型腔刀位轨迹规划的优化算法

针对行切法加工复杂型腔,对型腔边界与岛屿轮廓进行扫尾处理时,如何得到最短且合理的刀位轨迹,提出了一种优化算法。首先利用最小树得到环与环之间的最短连通路径。但是无序的最小树却无法映射为扫尾处理的最短刀位轨迹,因此应对同一父节点下的同层子节点进行排序,通过生成最小有序树得到最短的刀位轨迹,减少了空行程从而提高加工效率。该优化算法易于实现,已在自行研制的模具CAM软件中得到成功的应用。

三角Bézier曲面粗加工刀轨生成算法

为了解决三角Bézier曲面粗加工刀轨生成效率低以及存在的刀轨干涉等问题,提出了一种基于三角Bézier曲面粗加工刀轨生成算法.该算法采用R*S树建立三角Bézier曲面模型的动态索引,可快速获取瞬时加工区域三角Bézier曲面片,进而迭代计算无干涉刀位点.建立了三角Bézier曲面的z向包络线,根据z向包络线与切削平面的关系,跟踪提取加工刀轨段,按照不同的走刀方式输出相应刀轨段来获取所需刀轨.实例证明,该算法数据适应性强,算法运行效率高,可对复杂三角Bézier曲面模型生成无干涉粗加工数控刀轨.

基于三角Bézier曲面刀轨快速生成算法

提出一种三角Bézier曲面刀轨快速生成算法,该算法引入R*S树构建三角Bézier曲面的动态索引结构,基于此结构快速、准确获取相交的三角Bézier曲面片集,依据所设精度阈值将其自适应离散为三角网格,通过对刀轨截平面与离散后三角网格求交获取交线,进而迭代计算交线各端点在三角Bézier曲面上的近曲面点,并将近曲面点作为刀触点,沿其所在曲面法矢偏置获取刀位点并进行干涉点处理,顺次连接各刀位点生成三角Bézier曲面数控加工刀轨.实例证明该算法可快速、准确获取复杂三角Bézier曲面数控加工刀轨。

三角网格曲面模型多轴数控加工刀轨生成算法

提出一种三角网格曲面模型多轴数控加工刀轨生成算法,该算法采用R*-tree动态空间索引结构组织三角面片拓扑近邻关系,基于该结构对刀轨截面与三角网格曲面进行求交获取截面数据点,计算截面数据点的瞬时加工区域,根据刀具与瞬时加工区域中各三角面片的面、边、顶点的相切关系,采用面相切、边相切和顶点相切刀位计算方法获取相应刀位点,采用最小生成树方法对刀位点排序,生成多轴数控加工刀轨。实例证明,该算法刀轨生成精度高,运行速度快,且适用于各种复杂三角网格曲面模型多轴数控加工刀轨的生成。

基于三角Bézier曲面平刀环切粗加工刀轨生成算法

为实现基于三角Bézier曲面造型技术的产品逆向设计与制造,提出一种针对三角Bézier曲面模型的平头刀环切粗加工刀轨生成算法,该算法通过优化R*树的构建过程,建立了三角Bézier曲面模型的动态索引,基于该索引快速获取瞬时加工区域三角Bézier曲面片,进而采用刀具表面离散的方法迭代计算无干涉刀位点,并建立了三角Bézier曲面的Z向包络面,采用R*树组织Z向包络面的拓扑近邻关系。将切削平面与Z向包络面求交获取截面轮廓环,并由它们之间的包含关系确定切削区域,进而获取环切粗加工刀轨。通过实例证明了该算法可对复杂三角Bézier曲面生成平刀无干涉环切粗加工刀轨。

枞树型核电轮槽叶根铣刀工艺方案设计研究

以核电轮槽2270-091092枞树型叶根精铣刀为例,主要研究了枞树型核电轮槽叶根铣刀刀体建模、刀体制造、夹具设计、刀体加工走刀路线和设计制造子程序树等工艺方案设计。该类刀具从设计到制造完全实现自主开发,拥有自主知识产权。该刀具设计制造完成后,经检测满足设计精度要求,提高了加工效率,降低了加工成本。该刀具对其它核电轮槽铣刀设计具有一定的参考应用价值。

基于三角网格曲面的环切粗加工刀轨生成算法

提出一种基于三角网格曲面的环切粗加工刀轨生成算法,该算法采用R*-tree建立三角网格曲面的动态空间索引结构,基于该结构快速建立三角网格模型的Z向包络面,采用R*-tree建立Z向包络面的索引结构,对切削平面与Z向包络面求交获取截面轮廓环,判断截面轮廓环的环向,并依据轮廓环间的拓扑关系确定切削区域,通过对轮廓环进行等距偏置获取环切粗加工刀轨.实例证明:该算法对各类复杂三角网格曲面均可准确生成无干涉环切粗加工刀轨,并可实现模型的区域性加工.