刀具路径生成算法

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1、刀具路径生成算法一、粗加工刀具路径生成算法1、粗加工路径算法等距切削分层切削（等高粗加工）适合的加工对象：单元切削截面线法插铣加工2、粗加工算法中要解决的主要问题l切削边界提取l边界偏置形成刀具路径（针对环切而言）3、粗加工走到方式行切环切4、构型空间（ConfigurationSpace,C-Space）将物体中心放在障碍物的边缘，通过Minkowskisum后，物体可作为点来处理。示意图入下：5、粗加工刀具路径生成算法—G-buffer方法1）G-buffer模型生成lG-buffer模型：被加工零件的ConfigurationSpace模型，也是CLSurfacel构造方法：刀具遍

2、历曲面、反转刀具形成G-buffer模型的示意图：2)G-buffer模型的构造l在工件上方构造一网格平面，网格交点为点集{Pij}l将刀具放在网格平面中的网格点P(i,j)上l刀具向下移动（投影）直到触碰到工件停止，记录该网格点P(i,j)对应的Z坐标值Zijl重复上述步骤，直到得到所有网格点的Z坐标值l所有网格点的Z值构成了工件的G-buffer模型3）G-buffer模型与Z-buffer模型的区别4）切削区域边界Ø用等高面Zc与G-buffer求交，形成切削区域边界lZijZc，不记录该网格点P(i,j)l这些被记录的网格点集合{Pij}

3、构成切削区域无干涉边界点见下图：Ø切削区域边界追踪o利用图像处理中轮廓算法，顺序连接位于切削区域边界上的网格点5）切削区域判定（从外到内：一层加工，一层不加工）边界描述树：用来保存切削区域的边界，并识别切削区域边界拓扑结构的一种树状结构，边界之间的包容关系决定了边界在边界描述树中的位置。6）刀具路径生成l环切法环切加工刀具路径生成：利用等距线计算方法，对每个切削区域的边界按走刀步距的数值计算等距线，不断循环偏置，从而产生环切加工刀具轨迹。等距线计算：直接偏置法和Voronoi方法。l行切法行切加工刀具路径生成：从刀具路径角度方向，用一组平行于刀具路径角度的平行线分别与切削区域边界求交，得

4、到交点，生成各切削行的刀具轨迹线段；下图表达了行切法的示意图：刀具轨迹线段的有序串联。6、粗加工刀具路径生成算法—Z-map方法1）Z-map模型方法简介Z-map模型：被加工零件的近似模型，利用网格点逼近被加工曲面n构造方法：线面求交2）Z-map模型与G-buffer模型的区别3）切削区域边界Ø用等高面Zc与Z-map模型求交lZijZc，不记录该网格点P(i,j)l这些被记录的网格点集合{Pij}构成切削区域初始边界点切削区域确定示意图：Ø切削区域初始边界点筛选（比G-buffer要多的一步检查）l切削区域的初始边界点可能是干涉点l对每个初

5、始边界点，搜索其邻域的非边界点l沿初始边界点邻域的每个非边界点方向，利用投影法进行干涉检查l如果干涉，则删除该边界点；否则，保留切削区域边界追踪、切削区域判定和刀具路径生成（行切和环切）均可参照G-buffer方法。7、粗加工刀具路径生成算法—直接求交法1）直接求交法简介直接求交法：根据等高面与被加工零件表面的交线，规划刀具路径。n构造方法：面面求交直接求交法示意图：2）具体方法l被加工零件与平面交线：被加工曲面集合{Si}(i=1,2,…,n)，切削层平面Zc，则交线集合Curi=Si∩Zcl计算曲面Si位于切削层平面Zc上方的轮廓线Profil为每张被加工曲面规划切削区域：交线Cur

6、i与曲面Si的位于切削层平面Zc上方的轮廓线Profi在平面上的投影Prji构成曲面Si的非切削区域边界NonCutBndi。l给定刀具半径D，对每个曲面Si的非切削区域边界NonCutBndi按照距离D/2偏置，获得偏置边界NonCutBndOffil边界裁剪合并形成非切削区域。切削区域判定、刀具路径生成都可以直接参照G-buffer方法。二、精加工刀具路径生成算法1、多面体法1）概述多面体法就是采用曲面的离散三角片模型计算刀具轨迹，它是目前各商业CAM系统中应用最广泛、计算最稳定的刀具轨迹生成方式之一。2）算法思想Ø在初始刀位点处，判断刀具表面与多面体中每个三角片的顶点、边和三角面片

7、的干涉关系，计算干涉量并根据干涉量调整刀具，生成无干涉的刀位点。Ø即刀具竖直由上向下运动（平行于Z轴），当与多面体模型发生接触时刀具所在的位置。3）算法步骤l被加工曲面的多面体模型（UV参数域法）上图表示了对于参数曲面的三角片离散过程，不停给的细分。l干涉量计算l为了提高计算速度，在刀具投影域内搜索干涉检查三角片；l在每个初始刀位点处，计算刀具到每个干涉检查三角片的顶点、边和面的距离，得到抬刀量。刀具与三角片顶点、边和面的关系：l无