数控雕铣机加工关键技术研究

　　近年来，随着生活水平的提高，人们对满足审美要求的雕刻类产品的需求出现前所未有的增长。传统手工雕刻生产效率低，不能满足日益增长的市场需求，数控雕铣机加工就是在这一背景下诞生的。雕刻加工特色鲜明、专业性强，如果直接采用传统数控技术进行加工，通常难以胜任。为此，本文从工程实际出发，深入研究适合于雕刻行业的数控加工技术，主要内容与创新点概括如下。

　　针对包含大量小圆弧和小线段的轮廓环，以改进扫描线求交算法为基础，提出一种复杂区域快速自动识别算法。对于输入的不合法环，算法能够报告全部出错点的精确位置，从而方便用户修正几何图形中存在的缺陷;对于输入的合法环，算法能够根据环之间的拓扑关系，在近似线性时间内快速自动识别出全部区域，区域之间可以多层嵌套。

　　针对区域铣削加工问题，提出一种环切刀轨生成算法和一种光滑螺旋刀轨生成算法。本文环切刀轨生成算法具有运行效率高、零抬刀过渡、无残留加工区域的优点，并且适用于任意复杂区域的铣削加工。光滑螺旋刀轨生成算法以B样条理论为基础进行刀轨规划，所生成刀轨可任意阶连续，满足小刀具高速数控雕刻对刀轨光顺性的要求。

　　在三维雕刻加工中采用先进行层切粗加工然后进行清根精加工的解决方案。提出了利用层切平面与凹雕型腔的交线和区域等距线间的等价关系计算层切刀轨，利用凹雕型腔棱线和区域中轴之间的等价关系，把清根加工刀轨计算问题转化为中轴遍历问题，降低了算法的复杂度，大幅度提高了刀轨计算效率。

　　针对采用一般等距方法进行轮廓嵌套加工时，所加工出的凸台和凹槽在嵌套装配时易发生干涉的问题，提出一种基于凸凹轮廓协调等距的嵌套加工刀轨生成算法，该算法只需要三次等距运算即可计算出凸台和凹槽加工刀轨，确保加工出的凸台和凹槽在嵌套装配时肯定无干涉，且嵌套间隙均匀。