UG的等弧長(zhǎng)投影曲線及其在表面圖樣銑削加工中的應(yīng)用

一、引言
采用數(shù)控銑在模腔上加工陽(yáng)紋或陰紋的文字、標(biāo)記、圖案等圖樣，首先需要在模腔的CAD模型表面上建立圖樣的幾何特征。在平面上建立圖樣特征是容易的，但是，如何在形狀復(fù)雜的曲面上建立圖樣特征，比如塑料照相機(jī)外殼表面的皮革紋，使其形狀順應(yīng)曲面的形狀，保持合理的視覺(jué)效果則是一個(gè)值得探討的技術(shù)問(wèn)題。本文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，介紹基于UG的“等弧長(zhǎng)投影曲線”功能的原理，探討其創(chuàng)建曲面圖樣的方法，以便為在復(fù)雜曲面上銑削加工圖樣創(chuàng)造條件。
二、等弧長(zhǎng)投影曲線的原理
一般的曲線投影方式不能在大起伏的曲面上產(chǎn)生符合形狀要求的投影曲線，UG的“等弧長(zhǎng)投影”功能（Equal Arclength）獲得的投影曲線可以解決這個(gè)問(wèn)題。圖1顯示，在等弧長(zhǎng)”投影功能中，UG的CAD系統(tǒng)在平面曲線所在的平面內(nèi)在用戶指定的位置建立一個(gè)笛卡兒坐標(biāo)系，Z軸指向投影的目標(biāo)曲面， XY軸順目標(biāo)曲面的UV參數(shù)曲線的方向建立，Z軸與目標(biāo)曲面的交點(diǎn)成為UV坐標(biāo)的原點(diǎn)，在此原點(diǎn)上依曲面的U參數(shù)曲線和V參數(shù)曲線方向建立UV“曲面坐標(biāo)系”，系統(tǒng)映射平面曲線的XY坐標(biāo)到 “曲面坐標(biāo)系”的 UV坐標(biāo)，平面曲線的XY坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化為沿“曲面坐標(biāo)系”的 U和V參數(shù)曲線測(cè)量的弧長(zhǎng)值。這樣實(shí)際也就保證了投影后的曲線順應(yīng)曲面的U和V參數(shù)曲線的形狀而變形。比如，一條平行于XY平面坐標(biāo)系X軸的直線，其投影曲線將剛好吻合曲面的一條U參數(shù)曲線。這種投影方式類似陶瓷帖花工藝將平面的圖案帖附于曲面?？梢?jiàn)，不管目標(biāo)曲面多么復(fù)雜“等弧長(zhǎng)投影”都可以解決曲線圖樣的投影問(wèn)題。

圖 1

三、等弧長(zhǎng)投影曲線在實(shí)體模型表面建立和加工圖樣特征的應(yīng)用
運(yùn)用UG的“等弧長(zhǎng)投影曲線”功能可以將圖2所示平面曲線構(gòu)成的狗頭圖案象陶瓷帖花工藝一樣“纏繞” 在花瓶表面上。

圖 2

根據(jù)需要安排狗頭圖案和旋轉(zhuǎn)體花瓶之間的相對(duì)空間方位，投影參考點(diǎn)以及投影方向，由這些條件，系統(tǒng)自動(dòng)決定的X-Y坐標(biāo)和U-V坐標(biāo)軸如圖2所示，投影獲得的投影曲線如圖4所示。這種投影原理的結(jié)果類似陶瓷帖花工藝的原理，狗頭圖案被“轉(zhuǎn)印”到花瓶的旋轉(zhuǎn)面上。

圖 3

對(duì)于圖3所示旋轉(zhuǎn)體，在加工階段，使用UG的曲線驅(qū)動(dòng)加工方法，以投影曲線作為刀具的驅(qū)動(dòng)幾何對(duì)象，生成四軸或五軸銑加工刀軌便可以在花瓶表面上銑削加工陰紋圖樣的狗頭圖案。
四、結(jié)語(yǔ)
“等弧長(zhǎng)投影曲線”功能在三維設(shè)計(jì)中可以靈活地滿足不同的需要，本文就復(fù)雜曲面上銑削加工陽(yáng)紋或陰紋的文字、標(biāo)記、圖案等圖樣的難題提出解決辦法，以滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。