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1、 南京理工大学毕业设计(论文)外文资料翻译系部： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 学 号： 外文出处：Proceedings of the Geometric Modeling and Processing 0-7695-2078-2/04 2004 IEEE 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语： 签名： 年 月 日注：请将该封面与附件装订成册。附件1：外文资料翻译译文 基于细分曲面生成的三轴数控切削轨迹的研究摘要在本文中，我们提出数控切削轨迹生成细分曲面的方法和算法。 我们选择环状曲面的细分曲面。一条轨迹示意图，包括粗糙切削完成切割是发展的基础上逐
2、步的LOD （层次细节）的细分曲面。 产生一个粗糙网状覆盖曲面的界线执行切削。 为了完成切削，使用球头磨坊，压榨机和抵销切削产生位置连络放置的地方。 在这两个步骤中，我们使用 Zmap模型和一个检查碰撞和纠正的方法是为了表示这二个步骤没有冲突。 我们执行我们的方法和目前的加工结果。 两类切削可以实现快速自动计算。 1.引言 机械加工自由形态曲面在生产模具方面占据一个重要的角色。这些自由形态曲面模型被曲现为参数曲面小块。举例说明， B 样条曲面和 NURBS 曲面，哪一个被 CAD 产生（计算机半自动设计）系统 267。另一方面，这是很难获得通过运用这些参数曲面的完美模型数据。例如，构造一个用多
3、片的曲面模型能引起缝隙尤其当模型是复杂的时候。一个在小片中间的装饰品工序易于连通性错误。现在 CAD 系统不能自动的解决这些问题，工程师必须用手改正。从如此差的 CAD 模型中产生的数控资料这个严重的问题经常影响产品的质量。在这研究中，我们采用细分曲面模型工艺来解决这些问题。细分曲面的基本观念是产生一个平滑曲面通过重复地细分一个最初的多面体。例如三角形网状物。它是在只是在单频率激光震荡片只有一个很好的性能，这个性能能曲现一个形状复杂的型钢。如此很少需要有一个多片组织或装饰品甚至是个复杂的形状。另外，那细分曲面有特定的连续性，举例来说， C2 的连续性几乎在曲面的任何地方。因为这些细分曲面在计算
4、机直观显示的领域内是一个严重的曲现 3。然而，在 CAD凸轮的领域中，它不是如此多的被运用。一个原因是我们仍然不知道是否细分曲面适用于凸轮。这是在这项研究后的基本原则。这项研究的目的是为了通过细分曲面发展一个有效的数控通路形成法。而且得到自动化的最好性能和速度。在这研究中，当做我们的目标细分升至水面，我们选择环状细分曲面 1 。它的领域是三角形的网孔。在第 2 节中，我们介绍它的基本原理。在我们的研究中，我们提议包括二个阶段的一个轨迹示意图粗糙的切割和完成切割。这个方法的开发LoD 细分曲面的性能为了这二个阶段。换句话说，使用粗糙的网孔作为粗糙切割和好的网孔来完成切割。产生的轨迹示意图被申请用
5、来三轴加工。这二个阶段使用 Zmap模型。在第 3 段中，我们详细描述一下Z地图模型。在第 4 和 第5 段中我们介绍粗糙切割的轨迹运算法则和完成切割的轨迹。在第 6 段中我们提议发现碰撞和控制加工准确性和质量的修正。在第7段中，切削轨迹工具执行和他们的加工结果被示范。最后一段我们得出最后的结论。2. 环状细分曲面在这一个段中，我们简要地介绍环状细分曲面。更多的详细的在13 中提到。在 1987年环状细分曲面在方形齿轮到不规则的网状物反复被推广19 环状的细分方案以三方向方形齿轮为基础。它生产除了特别顶点以外的各处地方的C2 连续曲面。特别的顶点是当原子价六是规则的时候，谁的原子价不等于六。环
6、细分方案能被适用于任意的三角形的网孔在下列的二个步骤：1.三角形的每边缘被分为两边缘。2.每个三角形被分为四个三角形。在这些操作中旧的顶点 （甚至被称为顶点）被移动到新的位置。同时新的顶点进入边缘之内是被称为奇数顶点。奇数的位置和顶点被环状细分规则所计算。有四种规则为一奇数顶点顶点进入网孔 （内部的顶点）, 和一奇数顶点顶点在边界上。通过无限地细分那最初的三角形的网孔 （控制网孔或控制多角形）, 它能聚合一个平滑的曲面. （界限曲面）用控制网孔来加工顶点界限曲面上找到一个位置。这个界限位置能容易的，没有任何细分地被计算用做类似于一个细分规则公式13。除此之外，切线矢量以及界限曲面的正常矢量在界
7、限位置升至水面顶点时候能被计算。3.Zmap模型Zmap模型是一个分离的非参数的在那一高度的曲面代理的特殊形式。在格子上，点被储存在二维数组中，如图 3.1 所描述. 它已经广泛地用于数控切削轨迹上2。格子是以和 而定， 是参考点，是格网间距。图 3.1 Zmap的模型我们首先将细分曲面转换成 Z地图模型是为了要产生一条数控切削轨迹。在这个 Zmap赋值过程中，我们通过交叉线沿着 z轴曲面方向为每个格点进行z轴方向上赋值。在 Zmap赋值之后，我们通过x（或 y）常数格网线生成一条切削轨迹，以便切削连接Zmap曲面。4.粗糙的切割轨迹基本上为了除去大量的东西，我们通过平端磨细的分层来切削工件层
8、，这叫做切削片以及采用在其他的早先的研究中10。切削片沿着粗糙切削曲面完成。切削层的厚度由工具参数决定。粗糙切削曲面应该带有某一数量缺口的细分曲面围起来，而且应该尽可能简单的计算。简单的洞察力是由于粗切削曲面而使用一中间的粗糙网孔。然而，这一粗糙网孔不总是没有在之上减少的情况而满意的。因此我们将它转换成网孔，是一个近似使这些情况得到满意。我们称它是掩护网孔。4.1.一直覆盖网孔图 4.1 告诉我们的基本思是在两个空间的情况下为一个粗糙的网孔产生一个覆盖的网孔。我们移动那些顶点在曲面以下当较低的部份所显示的曲面在曲面以上是为了克服超过切削的问题。这些新的位置通过尖锐的补助来弥补他们的界限位置。这
9、样，它看起来我们能产生一个总是在曲面的覆盖网孔。图4.1 二维覆盖网孔然而，三维空间的情形并不是如此的容易。部份界限曲面可能在网孔上面，即使所有的顶点在曲面上。如此的一个部份可能被检验控制的局部凸壳的网孔所发现。为了解决这个问题，我们采用Jos Stam 的赋值方法4 去计算界限曲面上的点，如同普通的参数曲面。首先，如图4.2所显示我们估计在二个三角形的面之间的边缘一系列的点。图4.2三维覆盖网孔然后我们判断是否被抽取样品的点在两个邻接三角形下面。当有一些点在这些三角形上面，我们找到最高点，计算从最高的点到估计边缘的距离（dmax )。在图 4.2 ，我们使用公式（4.1)弥补对他们的新位置
10、V 的顶点，是切削补助和N是顶点最平常的地方。在边界上，我们不能够估算边缘曲线上的点，除了被增加。图 4.3 举例说明一个方法。图4.3(a）用红色展示了最初的网孔 M0 。图4.3(b）用绿色曲示 M1 网孔 （细分 M0 一次）。图 4.3(c）曲示界限曲面。图 4.3（d）用绿色曲示M1网孔和用红色曲示界限曲面。可能 M1网孔切断界限曲面，换句话说，那绿色的部份正在切断红色的部份。图 4.3(e）曲示覆盖网孔用蓝色从M1中生成。在图 4.3(f）中，红色界限曲面不切断蓝色覆盖网孔。意思是覆盖网孔完全覆盖界限曲面。虽然覆盖网孔的方法不是精确的，它仍然是一个适用的方法用作粗糙切削曲面。当然，
11、我们在细分曲面和覆盖网孔之间能应用交叉检查。 (a)最初的网孔 (b)网孔M1 (c)界限曲面 (d) M1和界限曲面 (e)覆盖网孔 (f)覆盖网孔和界限曲面图4.3产生覆盖网孔的例子4.2.Z-map的粗糙切削曲面然后我们为覆盖网孔产生一个Zmap模型当做被Z-map抽样的粗糙切削曲面。对于一个Zmap模型，我们为粗糙切削曲面设定格子间隔的锐利补助的一半？哪一个能被使用者分配。R是工具半径。4.3.CL材料为粗糙切削计算 粗糙切削的最后一个步骤是计算 CL（切削位置）每个部分的数据，为了由加工者输入程序。在产生覆盖网孔的Zmap模型之后，我们在垂直于Z方向上把它一层一层的切成薄片。对于每个
12、x （或y）常数格子线，我们规定在Zmap上沿着这一条线抽取样品。然后我们在薄片飞机和聚合点之间发现交叉点。所有的交叉规定为 CC （切削接触）点，然后被抵消计算 CL 点的 R 。通过连接那些 CL 点，计算这个格子线的数控切削轨迹。这个程序为所有的格子线所重复利用，以及为所有的飞机零件生成完整的数控切削轨迹。附件2：外文原文Three-axis NC Cutter Path Generation for Subdivision SurfaceAbstractIn this paper we propose methodologies and algorithms of NC cutter
13、path generation for subdivision surfaces. We select Loop surface as the subdivision surface. A path plan including rough cut and finish-cut is developed based on LoD (Level of Detail) property of the subdivision surface. We generate a coarse mesh that covers the limit surface to implement rough cut.
14、 For finish-cut we use ball-end mills and offset cutter contact positions to generate cutter location. In these two steps we use a Z-map model and a collision detection and correction method is presented for the interference-free of these two steps. We implement our methods and present machining results. All of these two kinds of cutter paths are computed rapidly and automatically.1. Introduction Machining free form surfaces plays an important role in producing dies and moulds. These free-form surface models are represented with parametric surface pat
