基于SV平台的二维环切刀位轨迹算法研究与开发

摘要

CAD／CAM系统是现在制造业不可缺少的,它的发展程度代表着一个国家制造业的现代化水平。但目前,国内外企业所使用的CAD／CAM系统,几乎被国外几家大公司所开发系统所垄断,如Pro／E,UG等。为了打破这种局面,发展我国自主的CAD／CAM系统,在国家的支持下,许多科研院及公司投入了大量的人力和物力,进行了CAD／CAM系统的技术研究与开发,形成了一系列相关技术及产品,其中,由山东山大华天软件公司开发的SV系统已在我国多家大中型企业得到成功的应用。但该系统在四、五轴数控加工功能上需要进一步完善,平面偏置及加工域求取是完善四、五轴数控加工功能中的重要算法,本文以此作为研究内容。
　　 论文对平面的加工区域进行了算法研究。提取了平面加工区域的边界,对边界进行了线性化,构造了线性化边界的多边形轮廓环。对由多个轮廓环构成的加工区域,建立了轮廓环的内外关系和关系树,通过对轮廓环关系树的遍历,得到了加工区域。通过实践证明,该算法适用于任意的复杂多型腔的加工区域的获取。
　　 沿轮廓边界进行环切是数控加工中的一种常用加工方法。要实现环切加工,求取环的偏置环是一项重要而复杂的工作。本文采用了一种沿夹角平分线的偏置算法。采用该算法处理后,可以得到一个无干涉偏置环。
　　 对单环区域,偏置环会产生自交；对多环区域,多个偏置环之间会产生相交。自交和相交都会引起加工区域裂变。因此,需要对加工区域进行重构,为此,本文提出了一种基于链的加工区域重构算法,该算法可以解决各种复杂的加工区域重构。
　　 为了提供加工效率,减少进退刀次数,降低重复加工率,需要对加工路线和刀位点优化。本文提出了一种最短距离加工路线规划法。该算法的主要原理是建立等距环的关系树,从最外(或最内)环的某个点开始进行遍历,遍历到初点时,求取与该环相邻环上的到初点距离最短的点,再从该点出发,遍历相邻环。重复此过程,直至所有环被遍历。将该遍历顺序就是加工顺序。
　　 本论文中所有算法都已嵌入到SV系统中,并在某轮胎模具厂进行了实际加工,加工结果达到了与国际主流CAD／CAM系统相同的效果。