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。

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。

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。

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。

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．

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.

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。

基于曲面凹凸特征的环切加工轨迹生成方法

针对传统环切刀轨生成方法在加工复杂曲面上的不足,提出了一种基于曲面凹凸特征的环切加工轨迹生成方法。该方法采用了分区域加工的思路,利用照度角性质提取曲面凹凸特征,并在分区的基础上对各区域分别进行环切刀轨规划,然后拼接得到整张曲面的加工轨迹。试验研究表明,对于具有复杂三维凹凸特征变化的曲面,相比于传统的环切刀轨规划方法,该方法能够有效提升曲面的加工效率。

均匀偏置型腔加工残留区域分析

模具型腔平面铣削加工过程中,第一次加工采用两倍刀具半径均匀偏置型腔轮廓得到粗加工刀轨,然后对加工后残留区域进行分析,在不换刀的情况下先对刀轨之间的残留区域进行补加工,再换半径较小的刀具对轮廓边界拐角和轮廓与岛屿之间残留区域进行加工,生成加工刀轨。该方法大大提高了加工效率。

三角网格曲面等残留环状刀轨生成算法

针对截平面法规划三角网格曲面刀轨的计算效率低下问题,提出了改进的截平面快速求交方法,在此基础上实现了等残留高度环状刀具轨迹的生成方法。改进的截平面法根据三角网格的邻接拓扑关系,实现快速求交。环状刀具轨迹的生成算法利用三角网格模型的边界作为初始轮廓环,采用基于顶点的偏置方法,根据给定的等残留高度计算刀触点的偏置距离,在此基础上针对局部和全局环的相交处理采用基于交点的轮廓环方向判别方法,实现等残留高度的环状刀轨生成,保证了加工质量。

型腔高速加工环间移刀轨迹优化——Clothoid曲线

为提高高速加工中的加工精度和效率,根据型腔加工中环切法的特点,及环间法向移刀的刀具轨迹不光滑,铣削力大且不平稳,提出了Clothoid曲线的环间移刀方法,对刀具轨迹进行优化.实验表明,Clothoid曲线过渡更平稳,铣削力更小.

模具型腔环切粗加工刀具的优化

本文讨论了模具型腔数控环切加工轨迹生成和规划方法,对目前刀具选择的问题进行说明,提出了刀具选择的方法,达到了加工刀具优化选择的目的,从而提高了数控加工效率。

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.

熔丝沉积成形的混合路径填充算法及其G代码实现

对熔丝沉积快速成形技术的轮廓偏置填充算法和并行栅格扫描填充算法进行了研究,并在此基础上提出了基于轮廓偏置和并行栅格的混合路径填充算法。同时,在该算法中嵌入了起点终点内置方法,将起点与终点置于制件的内部,提高了制件表面质量。最后,在实现算法的同时增加了G代码转换模块,将该算法生成的路径直接转换成标准G代码,使FDM的数控部分与数据处理部分独立开来,为FDM控制系统的改进提供了方便的数据接口。