自适应分区域多样式轨迹规划算法研究

自由曲面加工在现代制造业中扮演着极其重要的角色，尤其在军事、汽车、模具设计等行业中应用广泛。传统的多轴机床加工通常采用单一的走刀路径，这在处理自由曲面时往往不易达到理想的效果。为了提高加工质量和效率，人们提出了多种刀具轨迹规划算法，其中包括参数线法、多面体法、截面法、等残留高度法和空间填充曲线法等。 然而，这些算法往往没有考虑到曲面的局部特征，从而导致在复杂曲面加工时效率低下和表面质量不佳。为此，本文作者李万军提出了一种新的刀具轨迹规划算法，该算法可以自适应地将曲面划分为多个区域，并生成合理且连续的多样式走刀轨迹。 该算法的核心在于两个方面：首先是通过曲率特征对曲面进行自适应分区；其次是引入权因子函数来改变Hilbert曲线的走向，以此生成各个区域内最优的走刀轨迹。Hilbert曲线是一种空间填充曲线，能够在连续的线性轨迹中覆盖整个曲面，这对于保持加工过程中的连续性至关重要。 本算法的优点在于能够整体缩短切削刀具路径，提高加工稳定性。由于整个曲面的走刀轨迹是连续无抬刀的，因此可以有效避免多次抬刀和接刀痕的出现，从而提高表面加工质量。 在算法中，曲面被自适应划分为若干区域，每个区域根据自身的曲率特征选择合适的走刀方式。这种分区方式可以基于模型等高线、凹凸特性、斜率等方法来决定。分区的目的在于能够针对不同区域生成合理的走刀轨迹，避免了简单应用单一走刀路径的局限性。 在实际应用中，该算法结合CAM软件中的区域分割功能，使得每个独立区域内的加工轨迹更加合理，并且实现了区域间刀具轨迹的自动连接，避免了转接处理问题。该算法的可行性和有效性通过实例得到验证。 关键词中的“刀具轨迹”指的是加工过程中刀具移动的路径；“分区域”意味着根据特定的曲面特征将曲面划分成若干子区域；“权因子函数”用于调整Hilbert曲线的走向，进而影响走刀轨迹的生成；而“Hilbert曲线”则是一种能够填充二维空间的连续曲线，被广泛应用于刀具轨迹规划中。 本研究得到了国家自然科学基金青年科学基金的资助，并提供了作者李万军的简介，指出其主要研究方向为数控技术，并提供了电子邮箱地址供进一步联系。