刀具位置

刀具位置（CLData）是指CNC铣床通过程序中的指令（通常是G代码）指示保持铣刀的位置。每条运动控制G代码由两部分组成：从上一个刀位到下一个刀位的运动类型（例如G01表示直线，G02表示圆形），以及下一个刀位本身（笛卡尔点（20,1.3,4.409）在这个例子中）。G01X20Y1.3Z4.409创建适用于CNC铣削的刀具路径的基本基础是可以找到有效刀具位置并将它们串联在一起的功能。在给定CAD模型和刀具定义的情况下，生成有效刀具位置的问题有两种广泛且相互冲突的方法：通过偏移量计算和根据三角形计算。每一个都在本文后面的部分中讨论。一般刀具定位问题的最常见示例是刀具半径补偿(CRC)，其中立铣刀（无论是方头、球头还是牛头端）必须偏移以补偿其半径。自1950年代以来，根据G40、G41和G42等G代码的指令，在CNC控制系统中自动进行CRC计算以动态查找切点。主要输入是存储在偏移寄存器中的半径偏移值（通常通过地址D调用）以及通过G41或G42（分别）调用的左/右爬升/常规区别。随着CAM软件的出现，它添加了一个软件辅助选项来补充旧的手动编程环境，大部分CRC计算可以转移到CAM端，并且可以提供各种模式来处理CRC。虽然2轴或2.5轴CRC问题（例如计算XY平面中简单轮廓的刀具路径）在计算能力方面非常简单，但它是在3轴、4轴和5轴轮廓的情况下带有CRC变得相当复杂的球头铣刀的3D对象。这就是CAM变得尤为重要并且远远超过手动编程的地方。通常，CAM矢量输出通过后处理器程序后处理为G代码，该后处理器程序针对特定的CNC控制模型量身定制。一些最新型号的CNC控制器直接接受矢量输出，并在内部自行转换为伺服输入。

从自由曲面中的UV参数点开始，计算xyz点和法线，并以与工具定义一致的方式从该点沿法线偏移，以便刀具现在与该点处的曲面相切。问题：可能与其他地方的模型发生碰撞或过切，除非完全实施三角方法，否则无法判断这种情况正在发生。大多数发表的学者认为这是找到刀具位置的方法，并且远离接触点的碰撞问题是可以解决的。然而，到目前为止，没有任何印刷品能够接近处理现实世界的案例。

从刀具位置的XY组件开始，然后遍历模型中的每个三角形。对于在刀具的圆形阴影下穿过的每个三角形，计算刀具位置的Z值使其准确接触三角形，并找到所有这些值的xxx值。黄等人。在1998年描述了这种方法，用于圆柱、球头和牛头铣刀。这些想法在Chuang等人2002年的一篇论文中得到了进一步发展。在2004年Yau等人的一篇论文中。描述一种针对三角形定位APT刀具的算法。丘等人。使用kd-tree查找重叠的三角形。问题：需要大量内存来保存足够多的三角形以在足够紧的公差下注册模型，并且需要更长的时间来编程以获得初始刀具位置值。但是，它们至少保证在所有情况下都有效。这就是如今所有主要的CAM系统都是这样做的，因为无论模型的复杂性和几何形状如何，它都能正常工作，并且可以在以后快速制作。可靠性远比效率重要。以上是指三轴机器。5轴机器需要自己的特殊条目。

ZMap算法是由ByoungKChoi在2003年在学术文献中提出的，作为一种预先计算并在计算机内存中存储刀具位置值的规则数组的方法。结果是刀具位置的高度图模型，可以从中插值之间的值。由于精度问题，这通过在固定ZMap点之间放置浮点来推广到扩展ZMap或EZMap。EZMap点的位置是在创建ZMap时迭代地找到的。EZMap点仅放置在正常ZMap点之间出现尖锐边缘的位置；完全平坦的源几何图形不需要任何EZMap点。