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數控雕刻加工關鍵技術研究

文章作者: 一帆數控 發布日期:2013-10-11

  近年來,隨著生活水平的提高,人們對滿足審美要求的雕刻類產品的需求出現前所未有的增長。傳統手工雕刻生產效率低,不能滿足日益增長的市場需求,數控雕刻加工就是在這一背景下誕生的。雕刻加工特色鮮明、專業性強,如果直接采用傳統數控技術進行加工,通常難以勝任。為此,本文從工程實際出發,深入研究適合于雕刻行業的數控加工技術,主要內容與創新點概括如下。

針對包含大量小圓弧和小線段的輪廓環,以改進掃描線求交算法為基礎,提出一種復雜區域快速自動識別算法。對于輸入的不合法環,算法能夠報告全部出錯點的精確位置,從而方便用戶修正幾何圖形中存在的缺陷;對于輸入的合法環,算法能夠根據環之間的拓撲關系,在近似線性時間內快速自動識別出全部區域,區域之間可以多層嵌套。

針對區域銑削加工問題,提出一種環切刀軌生成算法和一種光滑螺旋刀軌生成算法。本文環切刀軌生成算法具有運行效率高、零抬刀過渡、無殘留加工區域的優點,并且適用于任意復雜區域的銑削加工。光滑螺旋刀軌生成算法以B樣條理論為基礎進行刀軌規劃,所生成刀軌可任意階連續,滿足小刀具高速數控雕刻對刀軌光順性的要求。

在三維雕刻加工中采用先進行層切粗加工然后進行清根精加工的解決方案。提出了利用層切平面與凹雕型腔的交線和區域等距線間的等價關系計算層切刀軌,利用凹雕型腔棱線和區域中軸之間的等價關系,把清根加工刀軌計算問題轉化為中軸遍歷問題,降低了算法的復雜度,大幅度提高了刀軌計算效率。

針對采用一般等距方法進行輪廓嵌套加工時,所加工出的凸臺和凹槽在嵌套裝配時易發生干涉的問題,提出一種基于凸凹輪廓協調等距的嵌套加工刀軌生成算法,該算法只需要三次等距運算即可計算出凸臺和凹槽加工刀軌,確保加工出的凸臺和凹槽在嵌套裝配時肯定無干涉,且嵌套間隙均勻。


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