本文摘要:
針對現(xiàn)代數(shù)字化義齒制造的趨勢與國外義齒CAD/CAM系統(tǒng)壟斷市場的現(xiàn)狀,本課題以義齒網(wǎng)格曲面的刀具路徑規(guī)劃與義齒CAM軟件的開發(fā)為目標開展研究工作。首先,搭建了計算幾何庫與可視化環(huán)境,并分析了義齒CAM軟件的輸入STL網(wǎng)格曲面,說明了五軸加工的刀具模型、加工過程模型與誤差模型;其次,以層切法高效的生成了網(wǎng)格曲面的無干涉、高效率粗加工到路徑;另外,基于網(wǎng)格曲面的參數(shù)化生成了整體等參數(shù)環(huán)形與放射形精加工刀具路徑,并且提出了基于譜聚類的網(wǎng)格曲面分區(qū)刀具路徑的生成,有效的解決了整體刀具路徑的問題,提高了加工精度與加工效率;最后基于仿真加工實驗驗證了上述刀具路徑的有效性與優(yōu)越性,并完成義齒CAM軟件功能模塊的封裝與界面編程工作。論文主要內容如下:
(1)實現(xiàn)了基礎幾何類與常用幾何類及其常規(guī)算法,基于VTK實現(xiàn)了幾何類與STL模型的可視化;分析了STL文件格式,對其進行拓撲重建,構建點、邊與面片之間的鄰接關系,為后續(xù)刀具路徑規(guī)劃打下基礎;基于引入形狀因子的面積權重法計算了頂點的法向量,基于Voronoi方法估算了頂點曲率,基于三角形重心插值計算了面片任意點的幾何屬性;建立了銑削刀具模型,加工過程模型及誤差模型,從這三個方面介紹了刀具路徑中涉及到的關鍵概念。
(2)基于網(wǎng)格曲面的幾何信息生成毛坯并基于網(wǎng)格曲面的拓撲模型完成毛坯與模型的切片,利用掃描平面法加快計算效率;分辨每層的加工區(qū)域將切片輪廓分為內邊界與外邊界,調整切片輪廓的方向,最終識別出每層的加工區(qū)域,并且考慮到三軸加工中的干涉問題,通過區(qū)域求并計算得到每層的無干涉加工區(qū)域;基于Clipper實現(xiàn)多邊形的偏置算法,設定刀具路徑間隔,不斷偏置切片輪廓生成輪廓平行加工刀具路徑,并基于刀具路徑之間的位置關系實現(xiàn)每層刀具路徑的連接,最終完成層切法粗加工刀具路徑的生成。
(3)研究了網(wǎng)格曲面參數(shù)線法刀具路徑的規(guī)劃,實現(xiàn)了調和映射與Floater映射,指出將三維空間的刀具路徑規(guī)劃問題降維到參數(shù)空間具有計算復雜度低,刀具路徑符合邊界一致性,算法魯棒性強等優(yōu)點;基于參數(shù)域刀具路徑規(guī)劃策略將網(wǎng)格曲面映射至單位圓域,生成了環(huán)形刀具路徑與放射形刀具路徑,對比了兩種網(wǎng)格曲面參數(shù)化的生成的刀具路徑,指出參數(shù)化變形對刀具路徑的影響;創(chuàng)造性的提出了基于譜聚類網(wǎng)格分區(qū)的刀具路徑規(guī)劃,成功的避免了整體等參數(shù)刀具路徑殘高不均勻,易受網(wǎng)格曲面參數(shù)化變形扭曲的影響,刀具路徑刀軸矢量變換過大過頻繁的缺點。
(4)基于VERICUT仿真加工軟件構建仿真加工環(huán)境,建立五軸加工中心和五軸鉆攻中心的運動學模型,進而刀位文件經(jīng)過后處理得到NC程序代碼;進行了粗加工的仿真,加工結果證明刀具路徑無過切且高效率的去除了毛坯大部份材料;進行了三次精加工仿真實驗:1)對不插值的整體等參數(shù)環(huán)切刀具路徑進行加工,結果出現(xiàn)大面積的鑿切與過切。2)對插值整體等參數(shù)環(huán)切刀具路徑進行加工,加工質量得到明顯的改善,但是卻增加了大量刀觸點,增加了加工時間。3)對分區(qū)刀具路徑進行加工,加工質量較好,加工效率較高,相比整體插值等參數(shù)環(huán)切刀具路徑,刀觸點數(shù)目減少40%~50%,, 刀軸突變次數(shù)減少70%~80%, 加工時間減少20%~30%。基于Python語言與PyQt環(huán)境完成了義齒CAM軟件主要功能模塊的封裝與界面編程工作
宇匠數(shù)控 備注:為保證文章的完整度,本文核心內容由PDF格式顯示,如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試,手機瀏覽可能無法正常使用!
2024-11
本文以組合式六角亭模型為實例,分析工藝難點與加工可行性,指出該模型的加工難點是模型形狀不規(guī)則和整體剛性差,并通過設計新的工藝方案解決加工難點,完成了模型整體的加工。新的加工工藝有助于提高加工效率和精度,為五軸數(shù)控加工提供了一個典型案例,對于五軸加工中心數(shù)控加工也具有指導作用和重要… [了解更多]
2024-11
宇匠數(shù)控 備注:為保證文章的完整度,本文核心內容由PDF格式顯示,如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試,手機瀏覽可能無法正常使用!本文摘要:通過對混聯(lián)五軸加工中心自適應深度學習控制方法的 研 究,可 知 此 方 法 的 創(chuàng) 新 之 處 在 于:1)建 立 了 機 床 的 運 動 學 … [了解更多]
2024-11
宇匠數(shù)控 備注:為保證文章的完整度,本文核心內容由PDF格式顯示,如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試,手機瀏覽可能無法正常使用!本文摘要:1)本文建立了基于轉角向量和雙弦弓高的局部能量光順算法,該方法以刀心點光順前后最大許用偏移量作為約束,通過計算拐角處微小線段局部能量最優(yōu)解,可使… [了解更多]
2024-11
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