数控刀具轨迹自动生成方法的研究与应用

摘要

曲面加工是现代数控加工中的重要问题，传统的画法几何与机械制图无法进行清楚的描述，而传统的刀具轨迹诸如等距线法，等距偏置法等在提高表面光洁度方面存在类似“队列条纹”式轨迹等问题，因此，高效、精确的曲面数控加工刀具轨迹成为曲面加工中的关键问题。 本文对刀具轨迹生成的各种算法进行了详细的分析比较。针对传统算法在加工中存在残留量不足的问题，采用了基于填充曲线的数控刀具轨迹自动生成方法。本文详细介绍了等距线和填充曲线的生成原理和算法，并在参数区域和曲面上生成刀具轨迹；探讨了Bezier和B样条曲面的构造过程，并编制相关程序在计算机上反复试验，得出B样条兼具Bezier的优点，且有利于曲线的局部修改；对于填充曲线矩形域内的连通问题，把区域分解成若干矩形区域，结合等距线算法对连通区域给予有效解决，并参与编制了刀具轨迹自动生成软件系统，给出了流程图。同时，将填充曲线刀具轨迹进行了仿真模拟实验。通过仿真，可在计算机上对加工中机床、刀具的切削运动和工件余量去除过程获得真实感的动态显示，并进行过切与欠切、机床和工夹具系统与刀具的碰撞检验，在计算机上实现快捷有效的零件程序检验，有些仿真软件还可以进行简单的切削负荷和速度的优化检验，并对数控加工的切削性能和曲面的加工精度和加工效率进行估算。 研究表明，填充曲线应用在刀具轨迹上既减少加工时间和机器损耗，又提高了表面的光洁度，是极具发展潜力的刀具轨迹生成技术。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文工作背景

1.2现代数控技术的发展现状及趋势

1.2.1数控技术的定义

1.2.2数控编程技术发展

1.3刀具轨迹研究在数控技术中的应用

1.4数控刀具轨迹自动生成算法及生成软件国内外研究现状

1.4.1功能发展方向

1.4.2结构体系发展方向

1.4.3功效发展方向

1.5本文主要内容

2基于数据特征下的曲面生成

2.1计算机辅助设计中的常用曲面理论

2.1.1基本理论

2.1.2 Bezier曲面

2.1.3 B样条曲面

2.2比较B样条和Bezier曲面的生成及其显示

2.2.1奇次坐标变换

2.2.2形体表示

2.2.3消隐

3刀具轨迹生成方法的应用研究

3.1等距线的生成算法应用研究

3.1.1等距线法的定义

3.1.2等距线自动生成方法的研究

3.2空间填充曲线生成算法应用研究

4基于填充曲线的参数区域内刀具轨迹自动生成方法的研究

4.1刀具轨迹干涉问题

4.1.1走刀路线的确定

4.1.2刀具选择及其参数确定

4.1.3干涉处理

4.1.4过切干涉检查

4.2曲面刀具轨迹生成方法分析

4.2.1与刀具轨迹有关的几个基本概念

4.2.2刀具轨迹生成策略

4.2.3刀具轨迹生成方法

4.3基于等距线的刀具轨迹

4.4基于填充曲线的刀具轨迹

4.5两种方法的比较

5混合刀具轨迹生成技术

5.1混合刀具轨迹生成

5.2刀具轨迹自动生成软件系统

5.3基于填充曲线刀具轨迹仿真模拟

结论

参考文献

致谢