新型二段式高效粗加工刀具路径生成

1

作者 刘畅 马鸿宇 +3 位作者 申立勇 袁春明 张博文 李世初 《图学学报》 北大核心 2025年第6期1183-1190,共8页

整体开粗是减材制造中的首阶段,通过高效切除毛坯上大部分余量(行业实践通常达70%~90%),使工件形状和尺寸初步接近成品。其核心在于快速材料去除,直接决定加工效率。此前粗加工中的刀路生成算法主要使用环切方式,虽能得到较好的加工质量... 整体开粗是减材制造中的首阶段,通过高效切除毛坯上大部分余量(行业实践通常达70%~90%),使工件形状和尺寸初步接近成品。其核心在于快速材料去除,直接决定加工效率。此前粗加工中的刀路生成算法主要使用环切方式,虽能得到较好的加工质量,但无法保证加工效率。考虑到这个问题,以及目前数控机床配备自动换刀功能已成主流,提出了一种基于碰撞检测的新型二段式粗加工优化算法。首先利用GPU并行计算进行碰撞检测快速确定可行加工域,并采用大直径刀具实施首段行切(DP)路径实现大范围去料切除;继而通过精准更新残留域边界,切换小直径刀具生成二阶段环切(CP)刀路进行精密环切。实验与加工仿真表明:相较于传统CP模式,该策略在保证加工表面质量的同时显著提升加工效率(增幅>17%),提供了缓解粗加工阶段质量与效率难以兼顾的核心矛盾的新思路。 展开更多

关键词 3轴减材制造 GPU并行加速 轮廓偏置 碰撞检测 路径规划

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快速成型中基于直骨架原理的轮廓偏置算法 被引量：12

2

作者 罗恒 李涤尘 +1 位作者 解瑞东 曹毅 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期1908-1914,共7页

为了降低光固化快速成型中成型件的表面粗糙度,解决现有偏置算法中效率低、轮廓自相交和互相交等问题,提出一种基于直骨架的偏置算法.该算法采用多边形单调链分解的方法来提高直骨架计算速度,适用于二维多连通区域;求取偏置多边形前,通... 为了降低光固化快速成型中成型件的表面粗糙度,解决现有偏置算法中效率低、轮廓自相交和互相交等问题,提出一种基于直骨架的偏置算法.该算法采用多边形单调链分解的方法来提高直骨架计算速度,适用于二维多连通区域;求取偏置多边形前,通过标记偏置分裂及退化的偏置点,用栈的数据组织形式提取偏置多边形顶点,提高了算法稳定性.实验结果表明,在快速成型中,采用该算法的多重轮廓扫描方式能有效降低成型件的表面粗糙度并提高制作效率. 展开更多

关键词 快速成型 多重轮廓扫描 直骨架 偏置

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选择性激光烧结复合扫描路径的规划与实现 被引量：14

3

作者 程艳阶 史玉升 +1 位作者 蔡道生 黄树槐 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2004年第9期1072-1075,共4页

激光扫描路径是选择性激光烧结系统 (SLS)的关键技术之一。针对目前常用激光扫描路径的缺陷 ,提出了基于轮廓环偏移与分区变向填充相结合的一种复合激光扫描路径规划方法。文章给出了这种激光扫描路径的轨迹生成过程、轮廓环的修整、环... 激光扫描路径是选择性激光烧结系统 (SLS)的关键技术之一。针对目前常用激光扫描路径的缺陷 ,提出了基于轮廓环偏移与分区变向填充相结合的一种复合激光扫描路径规划方法。文章给出了这种激光扫描路径的轨迹生成过程、轮廓环的修整、环分组以及环偏移扫描与分区扫描之间的厚度确定方案。并对其中图形运算算法进行了优化。 展开更多

关键词 选择激光性烧结系统(SLS) 复合扫描路径规划 轮廓偏移 分区变向扫描

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玻璃透镜模压成形工艺试验研究 被引量：8

4

作者 朱科军 许博文 +3 位作者 张高峰 尹韶辉 徐志强 何源 《湘潭大学自然科学学报》 北大核心 2017年第2期71-75,共5页

非球面玻璃透镜因具有较佳成像质量和成像分辨率广泛应用于高质量镜头,而玻璃模压成形技术在制造非球面玻璃透镜时具有成本低、效率高等优势.针对我国对非球面玻璃透镜模压成形技术尚未完全掌握的困境,对非球面模具的超精密磨削加工和... 非球面玻璃透镜因具有较佳成像质量和成像分辨率广泛应用于高质量镜头,而玻璃模压成形技术在制造非球面玻璃透镜时具有成本低、效率高等优势.针对我国对非球面玻璃透镜模压成形技术尚未完全掌握的困境,对非球面模具的超精密磨削加工和玻璃透镜的模压成形工艺进行研究.采用B轴控制固定点斜轴磨削方式并结合形状误差补偿技术,获得形状精度为165nm,表面粗糙度为19nm的非球面碳化钨模具.选用低熔点DZK-3玻璃球,在精密模压成形机床上开展模压成形实验研究,确定了该玻璃的合适模压温度,研究了温度、速率等参数对形状精度和表面粗糙度的影响规律. 展开更多

关键词 非球面玻璃透镜 模具制造 形状误差补偿 模压成形技术 形状精度

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熔丝沉积成形的混合路径填充算法及其G代码实现 被引量：8

5

作者 张鸿平 叶春生 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期123-127,共5页

对熔丝沉积快速成形技术的轮廓偏置填充算法和并行栅格扫描填充算法进行了研究,并在此基础上提出了基于轮廓偏置和并行栅格的混合路径填充算法。同时,在该算法中嵌入了起点终点内置方法,将起点与终点置于制件的内部,提高了制件表面质量... 对熔丝沉积快速成形技术的轮廓偏置填充算法和并行栅格扫描填充算法进行了研究,并在此基础上提出了基于轮廓偏置和并行栅格的混合路径填充算法。同时,在该算法中嵌入了起点终点内置方法,将起点与终点置于制件的内部,提高了制件表面质量。最后,在实现算法的同时增加了G代码转换模块,将该算法生成的路径直接转换成标准G代码,使FDM的数控部分与数据处理部分独立开来,为FDM控制系统的改进提供了方便的数据接口。 展开更多

关键词 混合路径 轮廓偏置 并行栅格 G代码

原文传递

一种凹多边形凸分解的全局剖分算法 被引量：9

6

作者 贺怀清 杨鹏 《中国民航大学学报》 CAS 2011年第3期52-55,共4页

提出了一种凹多边形凸分解的全局剖分算法。首先对局部剖分算法的原理及存在的问题进行了阐述,并对基于正负法搜索可视点串的算法进行了更正和改进,然后利用改进的权函数从全局剖分的角度选择最优的剖分点进行剖分。同局部剖分算法相比... 提出了一种凹多边形凸分解的全局剖分算法。首先对局部剖分算法的原理及存在的问题进行了阐述,并对基于正负法搜索可视点串的算法进行了更正和改进,然后利用改进的权函数从全局剖分的角度选择最优的剖分点进行剖分。同局部剖分算法相比,提高了剖分后所得的多边形形态质量。该算法主要作为轮廓偏置算法的前期处理算法,对原轮廓进行分解,提高了原轮廓多边形进行轮廓偏置算法的运行效率。 展开更多

关键词 凹多边形 凸分解 全局剖分 局部剖分 正负法 轮廓偏置

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复杂型腔环切清角加工刀轨生成方法 被引量：8

7

作者 张鸣 刘伟军 李论 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期2399-2404,共6页

针对环切轨迹中残留区域的问题,提出了一种简单有效的去除残留区域的轨迹生成方法。在该方法中,首先识别出轨迹中的尖角,然后通过匹配出轨迹中的尖角对来确定刀具无法加工的残留区域。在残留区域确定后,对于每一个尖角对,以子尖角的尖... 针对环切轨迹中残留区域的问题,提出了一种简单有效的去除残留区域的轨迹生成方法。在该方法中,首先识别出轨迹中的尖角,然后通过匹配出轨迹中的尖角对来确定刀具无法加工的残留区域。在残留区域确定后,对于每一个尖角对,以子尖角的尖点作为初始条件,计算该点的Frenet标架信息,并依据该信息预测出清角刀轨上下一点的近似位置。在获得近似位置后,依据一定精度对预测位置进行修正,得到该点的精确位置。迭代该过程,逐步生成清角加工轨迹,直到该点的中轴变换圆的半径等于刀具半径为止。仿真表明,该方法能够有效处理加工区域。 展开更多

关键词 环切加工 轨迹规划 尖角 数控加工 残留区域

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用回放等高线评估DEM精度的研究 被引量：9

8

作者 王光霞 边淑莉 张寅宝 《测绘科学技术学报》 北大核心 2010年第1期9-13,共5页

DEM回放等高线并与原始等高线进行对比分析是一种客观准确、形象直观的DEM精度评估方法。在分析已有DEM精度评估指标的基础上,提出用回放等高线水平偏移度和重要地性线回放偏移误差两个指标来评估DEM精度。基于1:5万DEM数据,详细描述了... DEM回放等高线并与原始等高线进行对比分析是一种客观准确、形象直观的DEM精度评估方法。在分析已有DEM精度评估指标的基础上,提出用回放等高线水平偏移度和重要地性线回放偏移误差两个指标来评估DEM精度。基于1:5万DEM数据,详细描述了基于回放等高线的DEM精度评估方法的实现过程和步骤,包括原始等高线与回放等高线的几何匹配和各精度评估指标的计算。这一成果为DEM精度评估提供了借鉴方法,对于进一步完善DEM精度评估体系具有重要的理论指导意义和实际应用价值。 展开更多

关键词 数字高程模型 回放等高线 等高线水平偏移度 地性线回放偏移误差 精度评估

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Spiral刺绣针法的路径生成算法 被引量：4

9

作者 田启明 罗予频 胡东成 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期9-13,共5页

Spiral刺绣针法是一种重要的刺绣针法.首先将待刺绣的区域划分成若干能够生成连续螺旋线的环状子区域,然后将这些子区域组织成一个二叉树结构,采用一个递归过程来连接各个子区域内的螺旋线,最终形成Spiral针法路径.文中算法生成的路径... Spiral刺绣针法是一种重要的刺绣针法.首先将待刺绣的区域划分成若干能够生成连续螺旋线的环状子区域,然后将这些子区域组织成一个二叉树结构,采用一个递归过程来连接各个子区域内的螺旋线,最终形成Spiral针法路径.文中算法生成的路径能够由内向外以等距的螺旋线填充任意形状多边形的连通域,并且螺旋线的形状与区域的边界相似.实验结果表明,该算法能获得较好的刺绣效果. 展开更多

关键词 Spiral针法 刺绣CAD 环切 形状分析

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基于自由区域的环切轨迹优化连接方法 被引量：5

10

作者 张鸣 刘伟军 卞宏友 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期468-473,共6页

为了解决环切轨迹的连接问题,提出一种简捷有效的环切刀具轨迹连接方法。在该方法中,为了有效管理轨迹环,构建了一种称之为区域树的树型数据结构。为了获取子轨迹,首先对区域树进行剖分以对轨迹环进行编组,进而利用轨迹环连接器对已编... 为了解决环切轨迹的连接问题,提出一种简捷有效的环切刀具轨迹连接方法。在该方法中,为了有效管理轨迹环,构建了一种称之为区域树的树型数据结构。为了获取子轨迹,首先对区域树进行剖分以对轨迹环进行编组,进而利用轨迹环连接器对已编组的轨迹环进行连接。在获得子轨迹后,利用在自由区域中搜索开槽点的方式,完成了对子轨迹的优化连接。最后用仿真实验验证了该方法的有效性,实验表明,该方法能在提高计算效率的基础上,显著减少退刀数,有时甚至没有退刀。 展开更多

关键词 环切加工 刀具轨迹连接 自由区域 区域树

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一种等距曲面求交的新算法 被引量：5

11

作者 唐敏 林军呈 +1 位作者 宓晓峰 董金祥 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期397-400,共4页

参照了等值线的方法,采用先确定交线拓扑结构,然后进行跟踪的方法,来进行参数曲面的等距曲面鲁棒、精确和高效的求交计算.采用该方法,可以直接得到交线在两张原曲面参数域上的轨迹,而不需要进行等距曲面的逼近或从三维交线反求参数域上... 参照了等值线的方法,采用先确定交线拓扑结构,然后进行跟踪的方法,来进行参数曲面的等距曲面鲁棒、精确和高效的求交计算.采用该方法,可以直接得到交线在两张原曲面参数域上的轨迹,而不需要进行等距曲面的逼近或从三维交线反求参数域上的轨迹,并且交线都以定义在[0,1]上的参数曲线的形式给出.数值实验证明,算法可以有效地解决等距曲面求交的子环遗漏、分支跳跃、乱序跟踪等问题,精确鲁棒地计算出交线. 展开更多

关键词 CAD 等距曲面 求交计算 交线 等值线 拓扑结构 环检测算法 子环遗漏 分支跳跃 乱序跟踪

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复杂型腔环切拐角过渡刀轨生成技术 被引量：3

12

作者 雷伟军 程筱胜 +1 位作者 戴宁 郭保苏 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期2178-2185,共8页

针对环切刀轨中存在的拐角及残区问题,提出采用三段式Clothiod曲线光滑拼接的方法进行过渡优化。首先,借鉴骨架线提取的原理判断拐角残区并提取出残区步长;然后,在残区步长的基础上,选取过渡控制点和初始插入点作为曲线过渡的特征点;最... 针对环切刀轨中存在的拐角及残区问题,提出采用三段式Clothiod曲线光滑拼接的方法进行过渡优化。首先,借鉴骨架线提取的原理判断拐角残区并提取出残区步长;然后,在残区步长的基础上,选取过渡控制点和初始插入点作为曲线过渡的特征点;最后,在特征点的约束下,将曲线和直线进行过渡连接,并保证过渡曲线的C2阶连续。仿真加工测试结果表明,该方法能有效切除环切拐角残余并实现刀轨的平稳过渡,同时能很好地缩短加工时间和提高整体的加工质量。 展开更多

关键词 环切拐角 轨迹规划 残区识别 clothoid过渡 数控系统

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逆向分层自动添加支撑的算法与实现 被引量：3

13

作者 黄常标 林俊义 江开勇 《机械设计与制造》 2003年第6期71-73,共3页

分析了快速原型中支撑对成型实体及成型过程影响,在必须添加支撑时,根据支撑与成型实体的几何依赖关系,采用在逆向分层的过程中自动添加支撑的方法。该算法从选定的零件分层方向的最高顶点开始向下逆向分层或从零件层片文件的最后一层... 分析了快速原型中支撑对成型实体及成型过程影响,在必须添加支撑时,根据支撑与成型实体的几何依赖关系,采用在逆向分层的过程中自动添加支撑的方法。该算法从选定的零件分层方向的最高顶点开始向下逆向分层或从零件层片文件的最后一层向前读入层片文件,在分层过程中或读入层片文件过程中快速而准确获得成型任意形状的层片轮廓零件所必需的支撑;提出采用轮廓偏置的方法确定是否添加支撑。本算法与传统的算法相比可以最大限度地避免或减少所需的支撑添加,同时克服了传统支撑算法中的重复运算,有效地提高了快速成型中前置数据处理的效率。 展开更多

关键词 快速原型 逆向分层 支撑自动添加 轮廓偏置 数据处理 算法

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快速原型的抽壳简化方法研究 被引量：1

14

作者 张征宇 洪军 +1 位作者 兰红波 李娜 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期92-95,共4页

针对熔模铸造和快速原型制造本身对壳体原型件的需求,提出一种快速原型的抽壳简化方法,即利用零件的STL(STereolithography)模型及其分层信息,将零件原型的抽壳近似为沿分层方向的水平面偏置和层轮廓偏置,使得原型件的抽壳处理不受其形... 针对熔模铸造和快速原型制造本身对壳体原型件的需求,提出一种快速原型的抽壳简化方法,即利用零件的STL(STereolithography)模型及其分层信息,将零件原型的抽壳近似为沿分层方向的水平面偏置和层轮廓偏置,使得原型件的抽壳处理不受其形状复杂程度的影响,从而避开直接对STL模型抽壳所遇到的障碍,极大地简化了零件原型的抽壳处理,提高了抽壳效率。工程实例表明该方法的正确性和实用性,缩短了零件原型制作时间,降低了成本。 展开更多

关键词 快速成形 轮廓偏置 抽壳

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基于三角网格曲面的环切粗加工刀轨生成算法 被引量：2

15

作者 孙殿柱 朱昌志 +1 位作者 崔传辉 田中朝 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期83-86,共4页

提出一种基于三角网格曲面的环切粗加工刀轨生成算法,该算法采用R*-tree建立三角网格曲面的动态空间索引结构,基于该结构快速建立三角网格模型的Z向包络面,采用R*-tree建立Z向包络面的索引结构,对切削平面与Z向包络面求交获取截面轮廓环... 提出一种基于三角网格曲面的环切粗加工刀轨生成算法,该算法采用R*-tree建立三角网格曲面的动态空间索引结构,基于该结构快速建立三角网格模型的Z向包络面,采用R*-tree建立Z向包络面的索引结构,对切削平面与Z向包络面求交获取截面轮廓环,判断截面轮廓环的环向,并依据轮廓环间的拓扑关系确定切削区域,通过对轮廓环进行等距偏置获取环切粗加工刀轨.实例证明:该算法对各类复杂三角网格曲面均可准确生成无干涉环切粗加工刀轨,并可实现模型的区域性加工. 展开更多

关键词 三角网格曲面 R＊-tree Z向包络面 截面轮廓环 等距偏置 环切粗加工刀轨

原文传递

轮廓平移无跳刀连接刀路环树优化算法 被引量：3

16

作者 郝泳涛 蒋莉莉 李启炎 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第11期2530-2536,共7页

提出一个无跳刀的轮廓平移刀路轨迹优化算法.根据刀路环之间父环和子环关系,提出“刀路环树”的概念,将加工刀路的一次环切定义为一个“刀路环向量”,并将刀路环的各个属性定义为刀路环向量的分量.根据无跳刀轨迹的要求,针对刀路环树的... 提出一个无跳刀的轮廓平移刀路轨迹优化算法.根据刀路环之间父环和子环关系,提出“刀路环树”的概念,将加工刀路的一次环切定义为一个“刀路环向量”,并将刀路环的各个属性定义为刀路环向量的分量.根据无跳刀轨迹的要求,针对刀路环树的各个刀路环向量进行遍历,以获得了一个无跳刀的轮廓平移刀路轨迹算法,并通过与其他算法比较,证明该算法无跳刀、无重复切削,并且可以自动执行. 展开更多

关键词 轮廓平移切削 刀路环树 刀路环向量 优化算法

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基于电弧熔丝增材制造的复合路径规划方法 被引量：8

17

作者 刘海华 高文强 +2 位作者 赵淘 韩亮 张文浩 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期53-60,共8页

电弧熔丝增材制造(WAAM)适用于具有复杂几何特征的大尺寸金属构件的快速成形,而合理的路径规划方法可以极大的提升构件的几何还原度和表面质量。本文分析了常用路径规划方法的优缺点,提出轮廓偏置路径和Z字形路径相结合的复合路径规划方... 电弧熔丝增材制造(WAAM)适用于具有复杂几何特征的大尺寸金属构件的快速成形,而合理的路径规划方法可以极大的提升构件的几何还原度和表面质量。本文分析了常用路径规划方法的优缺点,提出轮廓偏置路径和Z字形路径相结合的复合路径规划方法,并对轮廓偏置路径的偏置距离进行了优化。优化结果表明轮廓偏置路径可以提高构件轮廓的几何还原度,Z字形路径可以消除轮廓偏置路径几何中心易形成孔隙的缺陷,提高成形质量。利用数控弧焊增材制造系统进行实验验证,结果表明该复合路径规划方法对于多数大尺寸复杂结构件的成形路径规划具有很好的可行性和适用性。 展开更多

关键词 增材制造 复合路径规划方法 几何还原度 表面质量 轮廓偏置路径 Z字形路径

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等离子熔积制造CAM系统中的路径规划研究 被引量：1

18

作者 张海鸥 郭锟 王桂兰 《航空制造技术》 北大核心 2003年第7期58-61,共4页

介绍了新型直接快速制造金属原型的等离子熔积制造 (PDM )及其CAM系统 ;分析了在快速成形中使用的几种扫描路径 ,并比较了它们的优缺点 ;阐述了在PDM中采用的路径规划方式 ,分区折线、轮廓等距偏移和两者的复合方式 ,并说明了其路径的... 介绍了新型直接快速制造金属原型的等离子熔积制造 (PDM )及其CAM系统 ;分析了在快速成形中使用的几种扫描路径 ,并比较了它们的优缺点 ;阐述了在PDM中采用的路径规划方式 ,分区折线、轮廓等距偏移和两者的复合方式 ,并说明了其路径的生成方法。 展开更多

关键词 等离子熔积制造 CAM系统 路径规划 扫描路径 轮廓等距偏移 快速成形技术

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基于边等距偏移的环切加工刀具路径生成方法 被引量：2

19

作者 潘海鸿 甘霖 +1 位作者 俞宗薏 陈琳 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期432-437,450,共7页

针对由直线和圆弧组成的封闭轮廓生成环切加工刀具路径的问题,提出了一种基于边等距偏移的环切加工刀具路径生成方法。该方法分别从封闭轮廓的凸点和干涉凹点出发,结合边干涉检测程序和圆弧边分段处理方法对包含直线和圆弧的轮廓分别进... 针对由直线和圆弧组成的封闭轮廓生成环切加工刀具路径的问题,提出了一种基于边等距偏移的环切加工刀具路径生成方法。该方法分别从封闭轮廓的凸点和干涉凹点出发,结合边干涉检测程序和圆弧边分段处理方法对包含直线和圆弧的轮廓分别进行局部和全局无效区域检测,删除轮廓的无效区域后进行等距偏移,生成无干涉环切加工路径。利用自主开发的CAD/CAM软件实现了该方法,仿真实验结果表明,该方法能够准确、有效地生成无干涉区域的刀具加工路径,同时适用于带有孤岛的封闭轮廓偏移。 展开更多

关键词 等距偏移 环切 无效区域 干涉检测

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计算轮廓偏置的截距方程法 被引量：1

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作者 黄常标 江开勇 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2004年第3期21-22,25,共3页

文章针对传统的轮廓偏置 (轮廓补偿 )计算方法的不足 ,结合快速成型中轮廓的特点 ,提出采用各有向轮廓线的平移直线的截距方程来计算轮廓线交点的偏置位置 。

关键词 快速成型 截距方程 轮廓偏置 轮廓补偿 数控加工

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