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《哈尔滨工业大学》 2006年
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递归分割曲面模型的数控加工刀位计算及仿真

李伟  
【摘要】: 递归分割曲面建模方法因为其简洁、高效等特点广泛应用于计算机图形学和曲面造型等领域,为了推广它在工业中的应用,本文研究递归分割曲面模型的数控加工刀位计算及仿真,实现三坐标球头刀数控加工的刀具轨迹生成和加工过程仿真,并对加工结果进行误差分析。 实现了递归分割曲面模型数控粗加工和精加工的刀具轨迹生成。首先通过设定切削深度和加工余量等参数生成递归分割曲面模型的粗加工刀具轨迹,对刀具轨迹生成过程中多种抬刀情况分别进行处理,避免粗加工中的过切干涉。然后实现了两种精加工刀具轨迹生成方法,一种是基于等距面的截平面法,通过点对点法向映射的方法生成递归分割曲面模型法向等距面,由该等距面生成无干涉刀具轨迹。这种方法计算速度快,不用进行复杂的干涉检查和处理,突显了递归分割曲面模型在数控加工中的应用优势。但曲率变化大的曲面在生成等距面时发生自交,曲面的自交处理计算复杂,降低了基于等距面的刀具轨迹计算速度。为了解决这一问题,本文又提出了基于加工曲面的截平面法,通过刀具投影和曲面模型节点坐标的位置关系确定可能发生干涉的小三角片的集合,以加快干涉检测的速度,然后在这个集合上生成无干涉刀位点。这种算法稳定,适用范围广。 为了验证刀具轨迹生成算法的正确性,提出了基于刀位数据进行递归分割曲面加工的仿真方法,首先采用刀轴方向偏置法由递归分割曲面模型生成毛坯,该毛坯和曲面模型具有同样的拓扑结构,有利于仿真过程中曲面细节部分加工结果的显示,然后根据刀具轨迹生成刀具扫描面,给出刀具扫描面方程,通过刀具扫描面与毛坯求交,实现加工过程仿真。最后实现对仿真得到的加工结果进行误差分析,检测刀具切削后的形状与原始曲面的差异是否落在一个给定的容差内。 开发了针对西门子802D数控系统的后置处理器,实现对符合加工精度要求的刀位数据的后置处理,生成NC代码。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG659

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【参考文献】
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