復(fù)雜型腔數(shù)控環(huán)切加工軌跡的高效生成方法研究.pdf

1、隨著產(chǎn)品性能的逐步提高和數(shù)控加工領(lǐng)域的不斷拓展，以航空航天、汽車、模具等為代表的制造業(yè)中復(fù)雜型腔類零部件越來(lái)越多，這些零件不僅邊界可能為自由曲線，而且表面內(nèi)部也不乏島嶼或孔洞，給數(shù)控加工路徑規(guī)劃帶來(lái)非常大的難度。為此，本文針對(duì)多島嶼復(fù)雜型腔的三軸數(shù)控加工，從環(huán)切加工區(qū)域自動(dòng)獲取、初始輪廓等距、全局干涉檢測(cè)、等距環(huán)提取與連接等方面，研究了環(huán)切等距加工路徑的高效生成策略和方法。
　　 首先，采用層切和投影方式，將復(fù)雜型腔加工路徑規(guī)劃

2、問題轉(zhuǎn)化為平面內(nèi)給定內(nèi)外邊界的加工區(qū)域路徑規(guī)劃問題。針對(duì)截交或投影獲得的平面輪廓，采用射線法識(shí)別出內(nèi)部的島嶼和外部的邊界，實(shí)現(xiàn)了加工區(qū)域的自動(dòng)獲取。此外，針對(duì)曲面的三軸加工，建立了環(huán)切加工過程中加工表面殘留高度的計(jì)算模型，提出了環(huán)切間隔的確定方法。
　　 其次，針對(duì)自由型邊界數(shù)據(jù)點(diǎn)多、形狀復(fù)雜而導(dǎo)致的曲線偏置強(qiáng)壯性和全局干涉檢測(cè)耗時(shí)等問題，研究并提出了多島嶼情況下復(fù)雜輪廓的等距環(huán)高效可靠生成策略和方法。在等距環(huán)初始等距中，給出了

3、等距線段局部自交、相離等情況下的具體處理方法，并提出了與等距起點(diǎn)無(wú)關(guān)的修正偏置法；在檢測(cè)全局干涉時(shí)，研究了基于單調(diào)鏈結(jié)合分治策略的單條或多條曲線之間全局干涉的檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)量復(fù)雜輪廓條件下全局干涉的快速可靠檢測(cè)。在有效等距環(huán)提取時(shí)，以全局干涉檢測(cè)的交點(diǎn)作為等距環(huán)提取的分界點(diǎn)，在一次遍歷偏置曲線后提取出所有等距環(huán)，并根據(jù)各環(huán)的轉(zhuǎn)向刪除全局干涉環(huán)。以上三個(gè)步驟完成了多島嶼情況下復(fù)雜輪廓的一次無(wú)干涉等距，并針對(duì)每個(gè)步驟給出了相應(yīng)的算法

4、和具體處理方式。
　　 再次，為減少多島嶼型腔加工中的拾刀次數(shù)，研究并提出了少無(wú)拾刀的環(huán)切路徑連接方法。依據(jù)生成的系列等距環(huán)，建立了有利于表達(dá)等距環(huán)隸屬關(guān)系的樹形存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；此外，針對(duì)每個(gè)根環(huán)及其所屬的子環(huán)集合，給出了等距環(huán)之間的連接對(duì)應(yīng)點(diǎn)的確定方法和連接原則，實(shí)現(xiàn)了以任意點(diǎn)作為刀具起始點(diǎn)的無(wú)拾刀連接。同時(shí)，在拐角處增加了過渡圓弧實(shí)現(xiàn)刀軌的光滑連接，增強(qiáng)了刀具運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。將無(wú)分裂的等距環(huán)連接為螺旋路徑，該方式縮短了刀具行程，