基于區(qū)域分割的自由曲面NC加工刀具軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、在工業(yè)需求和高新技術(shù)的推動(dòng)下，自由曲面被日漸廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)中，而且其幾何形態(tài)也越來越復(fù)雜。自由曲面曲率變化頻繁且局部變化幅度較大，這無疑給數(shù)控加工增加了難度。在整個(gè)曲面的加工過程中比較典型的一個(gè)問題是：如果只用一種加工刀具或一種方法規(guī)劃軌跡，就只能根據(jù)曲面上最小曲率半徑選用刀具，而且為了保證局部復(fù)雜區(qū)域的加工精度，不得不采用比較保守的軌跡行距，從而導(dǎo)致軌跡線長(zhǎng)度增加，甚至在一些區(qū)域產(chǎn)生冗余刀具軌跡，降低了加工效率。同時(shí)，自由曲面的

2、多特征性也使連續(xù)參數(shù)曲面上刀具軌跡規(guī)劃變得復(fù)雜。因此，本文以STL文件表示的三角網(wǎng)格模型為研究對(duì)象，提出了基于區(qū)域分割的自由曲面刀具軌跡規(guī)劃方法。STL文件作為一種 CAD文件轉(zhuǎn)換格式，利用三角面片逼近曲面模型，在快速原型和逆向工程中已有廣泛的應(yīng)用，但基于三角網(wǎng)格模型進(jìn)行刀具軌跡規(guī)劃的研究相對(duì)較少，而且大多只適用于三軸數(shù)控加工。論文主要做了以下幾方面的研究?jī)?nèi)容：
　　首先，應(yīng)用visual C++和可視化工具包VTK對(duì)STL文件進(jìn)

3、行了讀取與顯示，在此基礎(chǔ)上對(duì)三角網(wǎng)格頂點(diǎn)以及三角面片內(nèi)任意點(diǎn)的曲率進(jìn)行了計(jì)算，為后續(xù)曲面特征區(qū)域分割以及刀具軌跡規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)；
　　其次，以三角網(wǎng)格模型為研究對(duì)象，應(yīng)用區(qū)域生長(zhǎng)法，基于高斯曲率和平均曲率對(duì)自由曲面網(wǎng)格模型進(jìn)行了區(qū)域分割。同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)平行截面法和等殘余高度刀具軌跡生成方法進(jìn)行了分析，在等殘余高度刀觸點(diǎn)投影偏置法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，采用直接偏置并構(gòu)建直線與三角網(wǎng)格求交點(diǎn)的方法獲得刀觸點(diǎn)，通過判斷向量數(shù)量積符號(hào)快速定位相