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.

自由曲面环切刀位规划

提出一种快速求解测地线的算法 .以此算法为基础 ,将 Voronoi图区域划分思想推广到二维黎曼流形 .采用递归方法解决了包含孤岛的自由曲面区域划分 ,实现了数控加工环切轨迹规划计算 ,并通过实例验证了该算法的正确性 .

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。

复杂型腔环切清角加工刀轨生成方法

针对环切轨迹中残留区域的问题,提出了一种简单有效的去除残留区域的轨迹生成方法。在该方法中,首先识别出轨迹中的尖角,然后通过匹配出轨迹中的尖角对来确定刀具无法加工的残留区域。在残留区域确定后,对于每一个尖角对,以子尖角的尖点作为初始条件,计算该点的Frenet标架信息,并依据该信息预测出清角刀轨上下一点的近似位置。在获得近似位置后,依据一定精度对预测位置进行修正,得到该点的精确位置。迭代该过程,逐步生成清角加工轨迹,直到该点的中轴变换圆的半径等于刀具半径为止。仿真表明,该方法能够有效处理加工区域。

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。

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.

复杂型腔环切拐角过渡刀轨生成技术

针对环切刀轨中存在的拐角及残区问题,提出采用三段式Clothiod曲线光滑拼接的方法进行过渡优化。首先,借鉴骨架线提取的原理判断拐角残区并提取出残区步长;然后,在残区步长的基础上,选取过渡控制点和初始插入点作为曲线过渡的特征点;最后,在特征点的约束下,将曲线和直线进行过渡连接,并保证过渡曲线的C2阶连续。仿真加工测试结果表明,该方法能有效切除环切拐角残余并实现刀轨的平稳过渡,同时能很好地缩短加工时间和提高整体的加工质量。

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。

环切区域加工分步式刀具轨迹生成算法研究

与传统的集中式刀具轨迹计算方法不同，基于ＮＣ特征单元，把刀具轨迹计算分为两步完成，以此改善数控加工系统的可集成性、可视性和可控性．给出了抽象ＮＣ特征单元及适合２．５轴区域加工的环切特征单元的定义，提出了通过链接划分法生成环切特征单元，以及通过环切特征单元计算刀具轨迹的算法．

复杂曲面高效加工的环切刀具路径生成方法

提出一种适用于复杂曲面高效加工的环切刀具路径生成方法,该方法以平面封闭三次B样条曲线族作为导引线,运用复杂曲面笔式加工插补算法实现曲面局部区域的加工。导引曲线由封闭控制多边形顶点,通过逐层内等距,得到内偏置控制多边形的顶点,进而生成B样条导引曲线环。该方法提高了复杂曲面局部加工的效率,而且用B样条曲线描述刀具路径,为实现复杂曲面高效、高精度加工奠定了理论基础,并通过实例验证了算法的有效性。

基于遗传算法的轮廓切割顺序受限路径优化

考虑一类轮廓切割顺序受限的加工路径优化问题。遵循由内到外的轮廓切割约束条件,以遍历所有待切割轮廓且刀头在轮廓间移动的空行程距离最短为优化目标,把约束条件转化到遗传算法编码问题。采用启发式搜索技术以加快遗传算法的爬山速度,并且能自适应调整交叉和变异概率。实际应用结果表明所提算法能有效缩短空行程。

基于图象的刀具路径生成技术

在许多广告、艺术品、模具等雕刻零件编程中,往往是通过扫描图象来获得零件的尺寸,这就需要一种能够基于图象的刀具路径生成技术。本文主要介绍了图象的轮廓跟踪算法、轮廓点过滤拟合处理算法以及各种基于图象轮廓线的二维、三维雕刻加工技术。该技术已应用于自己开发的雕刻软件中,并在自己开发的数控雕刻机上加工试验,获得了较好的样品。

对于切削进给的前向刀具路径修正研究

针对由Stori和Wright所提出的2D轮廓加工恒定切削率刀具路径生成方法的缺点,在分析传统刀具路径修正算法的基础上,提出了一种可以应用到任意几何形状的刀具路径中的优化算法,该修正算法修正最后一条刀具路径,使得刀具按恒定进给率进行切削加工,大大降低了刀具切削力的变化和刀具偏斜,减少了加工时间,提高了加工几何精度。并且将此算法应用于实际加工中,取得了良好的效果。

2D恒定进给刀路修正在不规则型腔加工中的应用研究

对于2D端铣加工精加工,针对Stori和Wright提出的2D轮廓加工恒定切削率刀具路径生成方法,提出一种新的刀具路径修正算法,通过生成一条新的偏置刀路来调节切削进给,即修正半精加工的刀具路径,使精加工中刀具在精确的偏置刀路上以一个恒定的速率进行加工,减少刀具的偏斜和切削力的变化。在一个复杂的不规则型腔的加工中应用此算法,结果表明精加工阶段的切削力被维持在一个恒定的水平。该算法改善了曲面的加工质量,缩短了加工时间,在提高加工效率和精度方面具有优势。

刀具轨迹曲率对自由曲面轮廓误差影响机理分析

文章从影响机床精度的动态误差因素出发,建立了运动轴进给系统的数学模型,理论推导出刀具轨迹曲率对零件轮廓误差的影响规律,基于Matlab仿真平台及Simulink模型,最终通过设计变曲率的机床多轴联动运动试验予以验证。刀具轨迹曲率对于曲面轮廓误差的影响机理分析,有助于探求曲面造型与制造精度的相生关系,建立机床加工工艺因素、动态性能参数与零件型面精度的映射规律,为关键曲面零件的高精度制造控制提供依据。

基于直线插补的多轴联动轮廓误差控制方法

数控机床各联动轴实际动态性能不一致,会降低机床轮廓精度。针对空间复杂轮廓,提出一种基于直线插补的多轴联动轮廓误差控制方法。根据实际刀位点和用直线段逼近刀心轨迹指令曲线时的逼近节点,基于矢量法计算轮廓误差;将计算得到的轮廓误差与当前采样周期的跟随误差相叠加以控制伺服电机。在XYZ联动平台上进行了轮廓误差补偿控制实验,结果表明该方法能显著提高轮廓精度。

岛中含湖型截面的环切刀轨连接方法

为便于连接岛中含湖型截面上的环切刀轨,根据偏置环的旋向以及是否从外轮廓偏置而来,将其划分为CCW(逆时针)I型、CCW II型、CW(顺时针)型3种.从减少开槽切削,降低刀具负荷的原则出发,确定CCW I型与CCW II型从内环往外加工、CW型从外环往内加工的方法.通过包含关系分析与环间距离分析,确定3类环的具体构成以及环与环之间的父子关系.在此基础上,通过支链搜索获得多条局部支链,根据避免过切削的原则确定支链中各偏置环上的相应连接点.最后,通过支链与支链之间的环序号比较,判断是否合并,从而输出加工路径.对于粗加工,增加残区补加工刀轨.该方法避免了树型结构与指针的使用,不涉及复杂的深度优先遍历,算法简单,思路清晰,便于实施.木雕实验证实了该方法的可行性.

三角网格模型等高线刀具轨迹生成研究

提出了一种采用通用环形刀具对离散三角网格模型进行三坐标加工的等高线轨迹生成算法,算法包括三角网格模型的等距离偏置和水平面内的二维轨迹等距偏置。设计了基于面片的模型等距偏置方法,分析了凸边和凸点的特点并提出了保护轨迹的直线拟合生成算法。实例程序的运行证明,该算法稳定可靠、能快速有效地生成环形刀具的等高线轨迹。

基于Zmap模型的型腔粗加工刀具轨迹规划研究

针对型腔模型存在多轮廓与岛屿的情况,对基于Zmap模型的粗加工做以深入研究与说明,详细阐述Zmap模型在分层切削加工中确定型腔内部轮廓与岛屿方式与过程,并对几种加工走刀轨迹做以分析比较,并给出仿真实例。事实证明该方法适用性强,系统计算快,存储量少,运行稳定,加工过程抬刀少,效率高。

型腔环切加工的非均匀偏置算法

提出用于型腔加工的一种新型刀轨计算方法——非均匀偏置算法。理论分析及实例计算均证明 ,在保证遍历加工区域的前提下非均匀偏置刀轨比传统的刀轨形式有更高的加工效率。