义齿高效数控加工刀轨优化技术的分析与实现

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1、万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着社会的进步与人们对生活质量要求的增加，“义齿”的概念已经突破了传统的“假牙”的含义，人们不仅需要其很好的满足咬合度和舒适度，还对其加工质量和加工效率提出了更高的要求。而义齿数控刀轨设计是完成义齿加工的核心技术之一，本文针对义齿加工的特点，研究了实现高效数控刀轨的相关技术，使之满足实际加工需求。本文研究的主要内容如下：(1)研究了基于中轴变换的环切刀轨生成技术。将加工轮廓点分为凸凹顶点进行相应的处理，计算出有效向量角分线，然后将角分线进行求交运算得到中轴

2、线。在中轴线的基础上，引入子域划分的概念，将加工轮廓分为不同的子区域然后求解其等距环，该方法能求解出稳定均匀的等距环。(2)针对环切刀轨中过渡连接存在的问题，提出采用四次B样条和斜向双圆弧连接方式进行过渡。从父环进入子环采用四次B样条的方式，从子环返回父环采用斜向双圆弧过渡的方式，这种连接方式能保证加工过程中的速度连续，有效的提高加工效率。(3)研究了环切拐角的过渡优化问题。针对环切刀轨中存在的大量环切拐角问题，本文提出了采用三段Clothoid曲线过渡连接的方式进行设计。首先计算拐角点对之间的

3、骨架线，然后求解其残余区域，通过选择合适的控制点进行设计三段曲线连接。这种过渡方式能够保证加工过程中的速度和加速度连续，实现环切的高速过渡。(4)针对多义齿加工空间跳刀问题，提出采用基于遗传算法的多义齿加工路径规划。首先将多义齿简化为一系列的中心点，然后采用改进遗传算法对其进行排布，得到整体的加工顺序。然后，在加工顺序确定的基础上，对模型进行旋转和平移等操作，从而进一步缩短整体的加工路径，提高整体的加工效率。关键词：义齿，中轴变换，环切过渡，拐角过渡，路径规划i万方数据义齿高效数控加工刀轨优化技

4、术的研究与实现ABSTRACTWiththeimprovementofsocialtechnology,theconceptof“dentalrestoration”hasbrokenthoughthemeaningof“prosthodontics”.Notonlythematchingandocclusionofthefalseteethisasked,butalsothemachiningefficiencyandthemachiningprecisionarebeingputforwar

5、d.However,thetoolpathdesignofdentalrestorationisoneofthekeyelementstoaccomplishthemachiningprocess.Basedonthetraitsofthedentalrestoration,inordertomeettheneedsoftheactualmachining,somerelatedalgorithmsareproposedinthispaper.(1)Thecontourparalleltoolp

6、ath,basedonthemedialaxis,isproposedtoachievethedentalrestorationmachining.Atfirst,thecontourpointsareclassifiedtoconvexandconcavepoints,andthenthecorrespondinganglebisectorsarecomputedtogetthemedialaxis.Onthebasisofthemedialaxis,thesubregionisintrodu

7、cedtocomputethetoolpath.Thehighqualitytoolpathcouldbegottenthoughthisalgorithm.(2)Inordertorealizethetoolpathtrasitionsmoothly,theBsplineanddoublearctrasitionarebroughttooptimizethisproblem.TheBsplinecurveisusedtoconnectthetransistionfromfatherloopin

8、tothesonloop,andthedoublearclinkisusedtoconnectthetrasisitionfromthesonloopbackintothefatherloop.Thespeedofthetransitioncouldbekeptstabilityduringthemachiningprocess,whichcouldimprovethemachiningefficiency.(3)Thecornertrasitionofthetoolpathisbeingrea