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粗加工刀具路徑的生成粗加工主要為了去除大量材料，一般用平銑刀一層一層地切削，叫分層切削。分層切削的厚度是由刀具參數(shù)和曲面形狀所決定的。粗加工表面既要求在一定間隙(切削公差)之內(nèi)包絡(luò)細(xì)分曲面，又便于進(jìn)行快速計(jì)算。一般最好辦法是利用一個(gè)中間的不精確網(wǎng)格面作為粗加工表面，但是這種粗網(wǎng)格面未必能滿足不過切的條件，因此需要把它轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱咏贿^切加工條件的網(wǎng)格面，叫做覆蓋曲面。

覆蓋曲面的生成所示覆蓋曲面生成的基本概念在二維平面的一個(gè)例子?？梢园亚嫦碌墓?jié)點(diǎn)移動(dòng)到如所示的節(jié)點(diǎn)位置來解決過切的問題。這些新節(jié)點(diǎn)的位置能夠通過在切削公差范圍內(nèi)偏移它們的極限位置來確定，這樣就可以生成一個(gè)包絡(luò)極限曲面的覆蓋曲面。然而在三維空間內(nèi)這種方法并不易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榧词顾锌刂乒?jié)點(diǎn)都在曲面之上，極限曲面部分也可能超出曲面，如所示。該超出部分需要通過網(wǎng)格的局部檢查出來，然后判斷這些頂點(diǎn)是否落在三角面片之上。

粗加工曲面的Z-map模型對(duì)于粗加工曲面的覆蓋曲面，可以建立一個(gè)Z-map模型。為了采樣曲面數(shù)據(jù)，采樣間隔可以通過如下公式進(jìn)行：)，2/min(Rηγ=其中η粗加工的切削公差，R是刀具半徑。粗加工的刀具位置計(jì)算分層切削加工時(shí)，粗加工需要計(jì)算出每一層刀具的位置。利用生成覆蓋曲面的Z-map模型，對(duì)于每條X(或Y)的常數(shù)網(wǎng)格線，可以通過Z-map模型定義一條多義線。然后在垂直方向(Z方向)一層一層地切割，找出片層與多義線的交點(diǎn)。這些交點(diǎn)定義為CC(刀具接觸)點(diǎn)，然后通過偏移刀具半徑R計(jì)算CL(刀具位置)點(diǎn)，通過連接這些CL點(diǎn)，就可得到一條刀具路徑。通過重復(fù)采用(采樣間隔)，可以得到全部面片的粗加工刀具路徑。

加工干涉的檢查和糾正在加工時(shí)，所選刀具加工不到或加工過的區(qū)域?yàn)楦缮鎱^(qū)域。干涉區(qū)域的檢查與避免是非常重要的。在本文研究中，由于覆蓋曲面包絡(luò)了極限曲面，我們主要處理未加工的干涉，特別是在凹面區(qū)域內(nèi)，當(dāng)?shù)毒咛蠖荒芗庸さ膮^(qū)域。為了檢查未切削區(qū)域，需要計(jì)算出每個(gè)CC點(diǎn)的曲率。曲率半徑可以根據(jù) G.Taubin方法計(jì)算。如果CC點(diǎn)在三角網(wǎng)格面中的一個(gè)三角形內(nèi)，首先計(jì)算出細(xì)分曲面的三角形頂點(diǎn)的曲率半徑，然后根據(jù)三角形CC點(diǎn)的重心坐標(biāo)，差補(bǔ)計(jì)算CC點(diǎn)的曲率半徑。

在進(jìn)行干涉檢查時(shí)，首先要比較刀具接觸點(diǎn)曲率半徑和刀具庫內(nèi)刀具的曲率半徑，然后選擇刀具半徑小于所有接觸點(diǎn)曲率半徑的刀具，來滿足加工時(shí)的不干涉。

如果刀具庫內(nèi)沒有刀具符合條件，則增加一把小半徑刀具計(jì)算新的刀具路徑。仿真結(jié)果與結(jié)論根據(jù)上述的Z-map模型和刀具軌跡生成方法，本文以 VC++6.0為工具開發(fā)了基于OpenGL細(xì)分曲面加工仿真程序。該程序具有細(xì)分曲面迭代生成、細(xì)分網(wǎng)格等距面的生成、刀具軌跡生成和加工仿真等功能。生成的加工仿真結(jié)果如所示。仿真加工結(jié)果仿真結(jié)果顯示本文提出的Loop細(xì)分曲面的三軸數(shù)控粗加工刀具路徑生成的可行。