基于ABF的自由曲面上三维复杂图案的雕刻方法

摘要

利用五轴数控机床在自由曲面上快速生成美观的图案在珠宝纹饰雕刻、吹塑/挤压模具图案制作、复杂产品外观图案的自动喷绘等方面具有潜在的广泛应用。针对目前图案映射对单一参数曲面参数域处理的依赖,提出一种可应用于复合裁剪曲面、网格曲面甚至点云曲面的三维复杂图案雕刻方法。利用图像边界处理技术,将二维的数字图案转化为可用于数控加工的离散点集。进而根据保角映射(Angle-based flattening,ABF)原理,将目标曲面映射到二维平面域,建立三维曲面与二维平面域之间的一一映射关系。以此映射为向导,提出基于面积坐标的线性映射方法,将离散图案逆映射到目标曲面上。根据选择的刀具参数及给定的切削深度,生成用于三维复杂图案雕刻的刀具轨迹,并进行雕刻仿真试验和实际雕刻加工试验。试验结果证明,所提方法简单实用,能够在复杂自由曲面上生成美观的雕刻图案。