专利名称：产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法
技术领域：
本发明提供一种产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，属于计算机辅助制造 技术领域。
背景技术：
在产品逆向工程中，通常采用激光扫描仪等设备获取产品实体模型表面的散乱点云数据， 并对该数据进行三角剖分生成三角网格模型，逼近原实体模型。基于三角网格模型直接生成 数控加工刀轨，可避免产品CAD模型的重建过程及模型重建的累计误差，从而有效提高基 于逆向工程的产品开发效率及加工精度。
对现有技术文献检索发现，孙玉文等在学术期刊《机械工程学报》2002， 38(10): P50-53 上发表的学术论文"基于三角网格曲面模型的刀位轨迹计算方法"中，通过创建三角面片邻接
表，査找与刀轨截平面相交的三角面片，根据网格顶点法矢插值边界曲线与刀轨截平面的交 点计算刀位点，基于该方法生成的刀轨精度较高，但三角面片邻接链表的建立及维护过程过 于繁琐，链表中存在大量的面片冗余信息，严重影响数控加工刀轨的生成速度，且该方法不 能有效避免刀轨干涉问题。高洪伟等在学术期刊《工程图学学报》2005， 26(3): P168-172上 发表的学术论文"基于Zmap网格三轴加工无干涉刀具轨迹的加速算法"中，为三角网格模型 构造刀位面和保护面，通过Zmap网格结点的竖直线与三角片的刀位面和保护面求交，取z值 最大的交点作为刀位点，可有效处理适合于各种刀具的无干涉刀轨生成，但该方法在数控加 工刀轨生成过程中需为顶点、边增加球面、圆柱面作为保护面，其算法复杂且计算量大，且 该算法只适用于三轴数控加工刀轨的生成。朱虎等在学术期刊《辽宁工程技术大学学报》2007， 26(2): P273-275上发表的学术论文"基于顶点偏置的STL模型刀具轨迹生成"中，利用与顶点 相连的各三角面片的法向量，计算出各顶点的偏置点，并由这些偏置点构造完全由三角面片 组成的偏置模型；用平行截面对偏置模型进行切片，在二维空间内对所得交线段进行裁剪与 连接处理以生成数控加工刀轨，在避免干涉的同时有效提高的刀轨的生成速度，但该方法只 能适用于球头立铣刀三轴加工轨迹。
综上所述，现有的三角网格模型数控加工刀轨生成方法不能直接用于多轴数控加工刀轨 生成，因此，基于三角网格模型快速生成多轴数控加工刀轨成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，且该方法 适用于平头立铣刀、球头立铣刀和圆环立铣刀三种刀具的数控加工刀轨生成。其技术方案为
一种产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，其特征在于步骤依次为1)改进 R、树得到适合于存储产品三角网格模型的动态空间索引结构R+S-树，基于该结构建立产品 三角网格模型的动态空间索引结构；2)基于三角网格模型动态空间索引结构，对刀轨截平面 与三角网格模型进行求交，获取截面数据点；3)基于三角网格模型动态空间索引结构，查询 截面数据点的区域近邻三角面片，采用面积均值法计算相应截面数据点的法矢；4)根据截面 数据点及其法矢确定刀具轴线，基于三角网格模型动态空间索引结构，查询距刀具轴线小于 刀具半径的三角面片集合，将其作为瞬时加工区域；5)根据刀具与瞬时加工区域中各三角面 片之间的位姿关系，采用面相切、边相切或顶点相切刀位计算方法获取相应刀位点，并在获 取的刀位点中取在刀轴方向上位置最高的刀位点作为当前截面数据点对应的刀位点；6)采用 最小生成树方法对截面数据点对应的刀位点进行排序，生成三角网格模型的多轴数控加工刀 轨。
为实现发明目的，所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，在步骤l)中， 改进R、树动态空间索引数据结构得到I^S-树的方法具体是将三角面片及索引结点MBR
即最小包围矩形统一表示为四维点对象O,y,z，r)，其中jc, y, z为MBR中心坐标，r为MBR
外接球半径值，通过三角面片集合的聚类分簇，构建产品三角网格模型动态空间索引结构。
为实现发明目的，所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，在步骤2)中， 截面数据点的获取方法具体是通过刀轨截平面与三角网格模型空间索引结构各层结点的位 置关系，逐层查找与刀轨截平面相交的各层索引结点，提取出与刀轨截平面相交的数据结点， 对提取出数据结点内三角面片的各边与刀轨截平面进行求交并删除所求取交点中的重叠点获 取截面数据点，将获取的交点作为截面数据点。
为实现发明目的，所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，在步骤3)中， 截面数据点法矢的计算方法具体是采用R+S-树范围査询算法快速査找距截面数据点小于；
即影响范围阈值的三角面片，对各三角面片面积与其单位法矢的乘积进行累加求和，将所得 结果除以各三角面片的面积之和求取对应截面数据点的法矢。
为实现发明目的，所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，在步骤5)中，
计算各截面数据点对应刀位点的方法具体是对各截面数据点对应瞬时加工区域中各三角面片，首先采用面相切方法计算刀位点，若所获取的刀位点有效，则以该刀位点作为该三角面 片对应的刀位点，否则对三角面片的三条边及三顶点分别进行边相切刀位计算及顶点相切刀 位计算，在获得的有效刀位点中取在刀轴方向上位置最高的刀位点作为该三角面片对应的刀 位点，比较各三角面片对应刀位点在刀轴方向上的高度，取在刀轴方向上最高的刀位点作为 当前截面数据点对应的刀位点。
为实现发明目的，所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，在步骤5)面 相切刀位点计算方法中，将球头立铣刀、平头立铣刀及圆环立铣刀统一为圆环立铣刀，依据 刀触点处刀具表面法矢与三角面片垂直的特性计算刀位点，具体是设当前三角面片为T，
统一平头立铣刀、球头立铣刀为圆环立铣刀，刀具半径为R，圆角半径为r， v为刀轴A的 单位向量，/1为三角面片T的单位法矢，&为刀具与T所在平面的相切点即刀触点，尸0为 A与T所在平面的交点，A为三角面片T对应的刀位点，Vr为A指向A对应圆角圆心的矢
量，通过公式(l):
取A与尸O之间的距离f，结合iV V、 V。 /l求得A、尸e，判断户c是否在T内部，如果 在T内部，则Ps有效，否则Ps无效，
为实现发明目的，所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，在步骤5)边
相切刀位点计算方法中，对于球头立铣刀或平头立铣刀，依据刀触点处刀具表面法矢与边所 在直线垂直的特性计算刀位点，对于圆环立铣刀提取出边的有效范围后采用迭代法计算刀位
点，具体是对于球头立铣刀或平头立铣刀设当前边为E， R为平头立铣刀或球头立铣刀半 径，A为刀具轴线，v为A的单位向量，L为边E所在的直线，《为L的单位向量，户0 、
A分别为A和E上距离最近的两点，A为刀位点，尸c为刀触点，/为由户及向量^确定的
平面，A为A在/上的投影点，Vc为由A指向A的向量，Vt为/垂直于L的向量，通过公式 (2):
(平刀)
(球刀)
求取A与尸0的距离f，将其代入式(3):<formula>formula see original document page 8</formula>
计算尸s、 A，判断A是否在E内部，如在E内部则尸s有效；对于圆环立铣刀，沿刀具轴 线反方向看去，被刀具遮住的部分即为边相切刀位点计算过程中需迭代计算的有效范围，获 取有效范围后将其作为计算刀位点时的有效线段，在有效线段上均匀取2 +1^2>1)个点，对各 点进行顶点相切刀位计算，迭代求解获取最终刀位点，具体步骤如下①在有效线段上均匀
取2m+1 (">1)个点J°,(/=0,l,...,2");②对各点进行顶点相切刀位计算，获取相应刀位点込 (/=0,1，...,2");③比较相应刀位点込(/=0,1,...,2")在刀具轴线方向上的高度，获取最高刀位点 込与最低刀位点^t，若_/=0或;'=2",则最高刀位点込即为所求刀位点，刀位点计算结束， 否则执行④； 计算最高刀位点込与最低刀位点込之间的距离A若距离c/小于设定的偏 差阈值，最高刀位点込即为所求刀位点，程序结束，否则以尸w巧+1为有效线段迭代执行该 过程。
为实现发明目的，所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，在步骤5)顶 点相切刀位点计算方法中，将球头立铣刀、平头立铣刀及圆环立铣刀统一为圆环立铣刀，依 据刀触点与刀具轴线之间的位置关系计算刀位点，具体是设R为刀具半径，r为刀具圆角 半径，v为刀轴A的单位向量，点尸'为户在A上的投影，/为刀触点尸c到A的距离，由公式 (4):
求得有效刀位点尸s。
本发明与现有技术相比，具有以下三个优点
(1) 采用I^S-树建立三角网格模型动态空间索引结构，快速准确的实现区域近邻数据的 査询，有效提高了三角网格模型的刀轨生成效率；
(2) 通过查询截面数据点的区域近邻三角面片，采用面积均值法计算相应截面数据点的法 矢确定刀具轴线，实现了产品三角网格模型多轴数控加工刀轨的生成；
(3) 通过面相切、边相切或顶点相切方式进行刀位计算，有效避免了平头立铣刀、球头立 铣刀及圆环立铣刀的刀位干涉问题，提高了刀轨生成质量。
图l是本发明程序流程图2是本发明中三角网格模型动态空间索引结构构建示意(及- r < "及)图3是本发明实施例中人脸面部三角网格模型及其动态空间索引结构各层结点MBR效 果图4是本发明数控加工刀轨生成流程图5是本发明实施例中刀轨截平面数据点集获取过程示意图6是本发明根据三角面片法向矢量和面积计算截面数据点法矢示意图7是本发明刀位点计算的流程图8是本发明中面相切刀位计算示意图9是本发明中平头立铣刀及球头立铣刀边相切刀位计算示意图10是本发明中针对圆环立铣刀采用边相切刀位计算时确定刀具范围内有效线段的示 意图11是本发明中顶点相切刀位计算示意图12是本发明实施例中人脸面部三角网格模型所生成的刀位轨迹及其法矢局部放大图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明
图1是本发明基于三角网格模型快速生成多轴数控加工刀轨的程序流程图。数据输入程 序1负责读入三角网格模型数据文件，并为其创建线性链表存储结构。三角网格模型动态空
间索引结构构建程序2采用嵌套的MBR对三角网格模型数据进行动态空间聚类划分，为数 据输入程序1所生成的数据线性链表建立上层I^S-树空间索引结构。数控加工刀轨计算程序 3通过深度优先遍历三角网格模型动态空间索引结构，快速获取截面数据点及其法矢，根据 截面数据点及其法矢确定刀轴的瞬时位置，查询各截面数据点的瞬时加工区域，根据刀具与 瞬时加工区域中各三角面片的面、边、顶点的相切关系采用面相切、边相切或顶点相切刀位 计算方法计算各三角面片对应的刀位点，比较各三角面片对应刀位点在刀轴方向上的高度， 取在刀轴方向上位置最高的刀位点作为当前截面数据点对应的刀位点，采用最小生成树方法 对各截面数据点对应刀位点进行排序，实现三角网格模型多轴数控加工刀轨的生成。
图2 a)是13个三角面片的集合，图2 b)为基于该集合所构建的索引结构中结点MBR示 意图(其中索引结点的子结点数上限值为8、下限值为3),图2c)为索引结构的结构示意图， 结点A是根结点，B、 C为叶结点，D、 E、 F、 G、 H、 I、 J、 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q为数 据结点。
实施例对图3 a)所示人脸面部三角网格模型生成五轴数控加工刀轨。
图3a)为实施例人脸面部三角网格模型，三角面片数量为7851，构建其动态空间索引结
构时，索引参数为附=8、 il/=20，重新插入结点数及=6,构建该模型动态空间索引结的时间约为0."5364秒，图3b)为动态空间索引结构根结点MBR,图3 c)为第二层结点MBR，图3 d)为第三层结点MBR，图3 e)为叶结点MBR。
图4为本发明中数控加工刀轨计算程序3的流程图。刀轨截平面数据点及其法矢的获取 程序4，对于读取的当前刀轨截平面逐层判断与三角网格模型空间索引结构各层结点的位置 关系，快速提取出与刀轨截平面相交的数据结点，对提取出数据结点内三角面片的各边与刀 轨截平面进行求交并删除所求取交点中的重叠点获取截面数据点，以截面数据点为目标点， 査询其区域近邻三角面片，对各三角面片面积与其单位法矢的乘积进行累加求和，将所得结 果除以各三角面片的面积之和求取对应截面数据点的法矢；刀位点计算程序5，根据截面数 据点及其法矢确定刀具轴线的瞬时位置，深度优先遍历三角网格模型索引结构获取与户的距 离小于等于刀具半径的三角面片，根据刀具査询到的中各三角面片的面、边、顶点的相切关 系采用面相切、边相切或顶点相切刀位计算方法计算各三角面片对应的刀位点，比较各三角 面片对应刀位点在刀轴方向上的高度，取在刀轴方向上位置最高的刀位点作为当前截面数据 点对应的刀位点；最后通过刀位点排序程序6采用最小生成树方法对刀位点进行排序实现单 行刀轨的生成。
图5为本发明中刀轨截平面数据点获取过程的示意图。设刀轨截平面法矢为v,索引结 点的顶点为v,(KS8)， 9为刀轨截平面上任意点，根据公式s,. =v'(《-v,) (1^28)所得S,值
的符号判断索引结点MBR各顶点与刀轨截平面的位置关系，进而判断索引结点与刀轨截平 面的位置关系，判断与刀轨截平面相交数据结点内三角面片与刀轨截平面的位置关系，提取 出与刀轨截平面相交的各三角面片，对提取出的三角面片各边与刀轨截平面进行求交，获取 截面数据点，图5a)、图5b)分别为与刀轨截平面相交的第一层和第二层索引结点，图5c)为与 刀轨截平面相交的数据结点，图5d)为与刀轨截平面相交的三角面片，图5e)为获取的截面数 据点。
设当前截面数据点为/ ，索引结点的中心与其外接球半径分别为c、 r，根据公式 rf-l(p-c)./i卜r计算刀轨截平面数据点与索引结点之间的距离，深度优先三角网格模型索引
结构获取与户的距离小于U影响范围阈值)的数据结点，计算各数据结点内三角面片与户的 距离，提取出离尸的距离小于等于；的三角面片，如图6所示提取的三角面片共有m个，计
算其中每个三角面片的法矢/^和面积A(l《"w),根据公式(5)计算P所对应的截面数据点。<formula>formula see original document page 10</formula>图7为本发明刀位点计算程序5的流程图。对于当前截面数据点为尸，其法矢为《，由i>、w可确定瞬时刀具轴线A,三角网格模型索引结点MBR的中心及外接球半径分别为C、/"，则 索引结点与A的距离可由公式d叫(C-P)x"l-r求得。采用深度优先遍历方法快速获取与A
的距离小于刀具半径R的数据结点集合，计算该集合中各三角面片到A的距离，将距离小于 R的三角面片组成的区域作为刀具的瞬时加工区域，通过面相切、边相切或顶点相切的刀位 点计算方法计算各三角面片对应的刀位点，比较各三角面片对应刀位点在刀轴方向上的高度，
取位置最高的刀位点作为当前截面数据点对应的刀位点。
图8为本发明中面相切刀位点计算示意图。当前三角面片为T，统一平头立铣刀、球头
立铣刀为圆环立铣刀，刀具半径为R其值为4，圆角半径为r，其值为2， v为刀轴A的单位
向量，ii为三角面片T的单位法矢，&为刀具与T所在平面的相切点即刀触点，A为A与
T所在平面的交点，凡为三角面片T对应的刀位点，Vr为A指向A对应圆角圆心的矢量，
通过公式(6)求取A与^之间的距离A结合/V v、 v。 w求得iV A，判断A是否在T内
部，如果在T内部，则Ps有效，否则Ps无效。
<formula>formula see original document page 11</formula>
图9为本发明中平头立铣刀及球头立铣刀边相切刀位点计算示意图。当前边为E， R为 平头立铣刀或球头立铣刀半径，其值为4， A为刀具轴线，v为A的单位向量，L为边E所 在的直线，"为L的单位向量，/>0 、尸!分别为A和E上距离最近的两点，尸s为刀位点，i c
为刀触点，/为由^及向量f尸。(作为/的法矢)确定的平面，尸t为户s在/上的投影点，Vc为
由户c指向A的向量，Vt为/垂直于L的向量，通过公式(7)求取A与尸o的距离"将其代入式 (8)计算/\、 A,判断尸c是否在E内部，如在E内部则A有效。
<formula>formula see original document page 11</formula>
图IO为本发明中圆环立铣刀边相切刀位点计算中边的有效线范围示意图。对于当前边E 沿刀具轴线反方向看去，被刀具遮住的部分即为边相切刀位点计算过程中需迭代计算的有效 范围(实线部分)，图10a)为中间部分有效、图10b)为一端有效、图10c)为全部有效、图10d) 为当前边无效。获取有效范围后将其作为计算刀位点时的有效线段，在有效线段上均匀取2"+1( 〉1)个点，对各点进行顶点相切刀位计算，迭代求解获取最终刀位点，具体步骤如下 ①在有效线段上均匀取2"+l (">1)个点^(/=0,1,...，2");②对各点进行顶点相切刀位计算， 获取相应刀位点込(zM),l,…,2");③比较相应刀位点込(,H),l,…,2n)在刀具轴线方向上的高 度，获取最高刀位点込与最低刀位点0fc，若产0或_/=2"，则最高刀位点込即为所求刀位点， 刀位点计算结束，否则执行④； 计算最高刀位点込与最低刀位点gt之间的距离A若d 小于设定的偏差阈值，最高刀位点込即为所求刀位点，程序结束，否则以尸w乃+1为有效线 段迭代执行该过程。'
图11为本发明中平头立铣刀及球头立铣刀边切刀位点计算示意图。将平头立铣刀、平头 立铣刀统一为圆环立铣刀，R为刀具半径，其值为4.0， r为刀具圆角半径，其值为2.0， v为 刀轴A的单位向量，点P'为户在A上的投影，/为刀触点尸c到A的距离，由公式(9)求得有
效刀位点《。
<formula>formula see original document page 12</formula> (9)
图12为本发明实施例中生成的多轴加工刀轨。其中图12a)为基于本发明方法生成的刀 轨，图12b)为生成的各刀位点及其法矢，图12c)为图12b)中框选部分的放大图。 其他产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法同上。
权利要求
1、一种产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，其特征在于步骤依次为1)改进R*-树得到适合于存储产品三角网格模型的动态空间索引结构R*S-树，基于该结构建立产品三角网格模型的动态空间索引结构；2)基于三角网格模型动态空间索引结构，对刀轨截平面与三角网格模型进行求交，获取截面数据点；3)基于三角网格模型动态空间索引结构，查询截面数据点的区域近邻三角面片，采用面积均值法计算相应截面数据点的法矢；4)根据截面数据点及其法矢确定刀具轴线，基于三角网格模型动态空间索引结构，查询距刀具轴线小于刀具半径的三角面片集合，将其作为瞬时加工区域；5)根据刀具与瞬时加工区域中各三角面片之间的位姿关系，采用面相切、边相切或顶点相切刀位计算方法获取相应刀位点，并在获取的刀位点中取在刀轴方向上位置最高的刀位点作为当前截面数据点对应的刀位点；6)采用最小生成树方法对截面数据点对应的刀位点进行排序，生成三角网格模型的多轴数控加工刀轨。
2、 如权利要求l所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，其特征在于 步骤1)中，改进R、树动态空间索引数据结构得到R^S-树的方法具体是将三角面片及索引结点MBR即最小包围矩形统一表示为四维点对象"乂；"，其中x，y,z为MBR中心坐标， r为MBR外接球半径值，通过三角面片集合的聚类分簇，构建产品三角网格模型动态空间索 引结构。
3、 如权利要求l所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，其特征在于 步骤2)中，截面数据点的获取方法具体是通过刀轨截平面与三角网格模型空间索引结构各层结点的位置关系，逐层查找与刀轨截平面相交的各层索引结点，提取出与刀轨截平面相交 的数据结点，对提取出数据结点内三角面片的各边与刀轨截平面进行求交并删除所求取交点 中的重叠点获取截面数据点，将获取的交点作为截面数据点。
4、 如权利要求l所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，其特征在于 步骤3)中，截面数据点法矢的计算方法具体是采用R+S-树范围査询算法快速查找距截面数据点小于；即影响范围阈值的三角面片，对各三角面片面积与其单位法矢的乘积进行累加 求和，将所得结果除以各三角面片的面积之和求取对应截面数据点的法矢。
5、 如权利要求l所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，其特征在于 在步骤5)中，计算各截面数据点对应刀位点的方法具体是对各截面数据点对应瞬时加工区域中各三角面片，首先采用面相切方法计算刀位点，若所获取的刀位点有效，则以该刀位点 作为该三角面片对应的刀位点，否则对三角面片的三条边及三顶点分别进行边相切刀位计算 及顶点相切刀位计算，在获得的有效刀位点中取在刀轴方向上位置最高的刀位点作为该三角 面片对应的刀位点，比较各三角面片对应刀位点在刀轴方向上的高度，取在刀轴方向上最高 的刀位点作为当前截面数据点对应的刀位点。
6、如权利要求l所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，其特征在于 在步骤5)面相切刀位点计算方法中，将球头立铣刀、平头立铣刀及圆环立铣刀统一为圆环立 铣刀，依据刀触点处刀具表面法矢与三角面片垂直的特性计算刀位点，具体是设当前三角 面片为T，统一平头立铣刀、球头立铣刀为圆环立铣刀，刀具半径为R，圆角半径为r， v 为刀轴A的单位向量，Ai为三角面片T的单位法矢，&为刀具与T所在平面的相切点即刀触点，A为A与T所在平面的交点，A为三角面片T对应的刀位点，Vr为尸s指向尸e对应圆 角圆心的矢量，通过公式(l):取A与尸O之间的距离f，结合/V V、 Vr、 /l求得/V尸c，判断户c是否在T内部，如果 在T内部，则Ps有效，否则Ps无效。
7、如权利要求l所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，其特征在于在步骤5)边相切刀位点计算方法中，对于球头立铣刀或平头立铣刀，依据刀触点处刀具表面法矢与边所在直线垂直的特性计算刀位点，对于圆环立铣刀提取出边的有效范围后采用迭代法计算刀位点，具体是对于球头立铣刀或平头立铣刀设当前边为E， R为平头立铣刀或球头立铣刀半径，A为刀具轴线，v为A的单位向量，L为边E所在的直线，"为L的单位向 量，A 、A分别为A和E上距离最近的两点，A为刀位点，A为刀触点，/为由^及向量^确定的平面，户t为尸s在/上的投影点，Vc为由户c指向尸t的向量，Vt为/垂直于L的向量，通 过公式(2):<formula>formula see original document page 3</formula>求取A与A的距离"将其代入式(3)、s+^"c (3)， 计算/ s、 />c ，判断i c是否在E内部，如在E内部则A有效；对于圆环立铣刀，沿刀具轴 线反方向看去，被刀具遮住的部分即为边相切刀位点计算过程中需迭代计算的有效范围，获 取有效范围后将其作为计算刀位点时的有效线段，在有效线段上均匀取2"+1(">1)个点，对各 点进行顶点相切刀位计算，迭代求解获取最终刀位点，具体步骤如下①在有效线段上均匀 取2"+l (">1)个点A (/=0,1，...,2");②对各点进行顶点相切刀位计算，获取相应刀位点込 (/=0，1,...,2 );③比较相应刀位点込(/=0,1,...,2")在刀具轴线方向上的高度，获取最高刀位点 込与最低刀位点仏，若产0或户2"，则最高刀位点込即为所求刀位点，刀位点计算结束， 否则执行④； 计算最高刀位点込.与最低刀位点at之间的距离"，若距离d小于设定的偏 差阈值，最高刀位点込即为所求刀位点，程序结束，否则以巧-!巧+1为有效线段迭代执行该 过程。
8、如权利要求1所述的产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，其特征在于在步骤5) 顶点相切刀位点计算方法中，将球头立铣刀、平头立铣刀及圆环立铣刀统一为圆环立铣刀， 依据刀触点与刀具轴线之间的位置关系计算刀位点，具体是设R为刀具半径，r为刀具圆 角半径，v为刀轴A的单位向量，点户'为尸在A上的投影，/为刀触点尸c到A的距离，由公 式(4):= />' + rv (/ " - 。< =/>,+_^2—(卜w+。2y (4)'求得有效刀位点《。
全文摘要
本发明提供一种产品三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成方法，其特征在于采用R*S-树动态空间索引结构组织三角面片拓扑近邻关系，基于该结构对刀轨截平面与三角网格模型进行求交，获取截面数据点，并采用面积均值法计算相应截面数据点的法矢，查询各截面数据点对应的瞬时加工区域，根据刀具与瞬时加工区域中各三角面片的面、边、顶点的相切关系采用面相切、边相切或顶点相切刀位计算方法获取相应刀位点，采用最小生成树方法对刀位点排序，生成多轴数控加工刀轨。该方法适合于各种复杂三角网格模型的多轴数控加工刀轨生成，算法运行效率高。
文档编号G05B19/4099GK101510086SQ20091002020
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者健 刘, 孙殿柱, 崔传辉, 朱昌志 申请人:山东理工大学