张嘉炜，刘 威，袁铁军，张闯闯，谢竞尧

（1.苏州科技学院，苏州 215000；2.盐城工学院，盐城 224000）



点云模型的五轴无干涉数控加工刀轨生成方法

张嘉炜1，刘 威1，袁铁军2，张闯闯1，谢竞尧1

（1.苏州科技学院，苏州 215000；2.盐城工学院，盐城 224000）

摘 要：提出了一种对点云模型直接计算五轴数控加工刀轨的方法。所求出的刀轨无局部、全局干涉且具有较高的切削效率。首先将点云划分到立方体栅格中，对刀触点获取附近可能发生干涉的栅格，根据栅格中的点计算出无局部干涉的最小前倾角，基于此前倾角，再以迭代判断的方式计算出无全局干涉的最小旋转角，最后获得无干涉刀轴矢量。提出的方法避免了传统方法中曲面拟合这一复杂、耗时的过程，效率较高，对算例生成的无干涉刀轨验证了方法的可行性。

关键词：点云；五轴数控加工；无干涉；刀轨生成

0　引言

逆向工程中，点云模型通常由测量设备（如三坐标测量机、光学扫描仪）扫描实物获得，对点云生成数控加工刀轨，通常先对点云拟合曲面或者构造网格模型，再对曲面或网格生成加工刀轨，然而这是一个复杂、费时的过程。直接对点云生成数控加工刀轨，可以避免曲面重构，大幅减少计算数控加工刀轨的工作量［1～7］。

五轴数控加工与三轴相比，具有复杂零件加工能力强、加工效率高、表面质量好等优点。五轴加工由于两个偏转轴的加入，刀轴运动十分灵活，容易发生干涉。干涉主要有局部干涉和全局干涉两种，前者包括刀底干涉和曲率干涉，分别由于前倾角不足和曲率不匹配造成，会引起加工零件的过切，全局干涉是指加工零件、刀杆、夹具、机床之间的碰撞，容易造成零件、机床的损坏。……