五轴联动数控加工在异型石材制品中的应用研究

0 引言

　　随着人类物质文化水平的提高以及建筑装饰业的发展，人们对建筑的装饰要求也朝着美观、豪华、典雅的方向发展，对石材异型制品的需求越来越多，随着现代设计制造方法和手段不断涌现，尤其是CAD，cAWCAE。多轴加工技术，仿真与优化技术，检测技术等的发展，

　　使复杂异型制品的设计、加工等不再难以实现，利用虚拟制造技术在计算机上模拟真实加工。可以提高产品加工质量，降低废品率，缩短制造周期；通过对模型的各个部分进行参数化描述，并根据具体模型，对其各个部分进行参数化控制。提高复杂异型制品模型的建模效率。图1为异型石材制品编程加工流程图。

图1异型石材制品编程加工流程图 

1 立体人像三维模型构建

　　利用通用三维建模软件UG，Pro／E，solidworks等可以很容易地对简单模型进行建模。但针对复杂模型，如立体人像等，常规建模有一定难度，本文人头像建模是通过三维扫描设备采集立体人像三维模型数据，并通过逆向软件Imageware对数据模型进行数据处理、表面模型重构，再利用UG和Imageware对立体人像模型与扫描点云进行误差分析和修改，如此往复。直至得到符合要求的三维CAD模型。重构完成之后昀立体人像模型如图2所示。

2 立体人像的数控加工

　　2.1 立体人像参数化建模方法概述与工艺分析

　　(1)立体人像参数化建模方法概述。由于立体人像表面非常复杂。常规方法建模非常困难，为了提高设计效率，可以把立体人像的设计分成各个不同的模块进行设计。实现立体人像模块化的参数化建模。

　　根据不同的分类标准，可以把人分为不同种类；根据性别，可以把人分为男性和女性；根据文化的不同，可以把人分为东方人和西方人；根据地域的不同，可以把人分为亚洲人，非洲人，欧洲人等；还有很多的分类方法，例如：按年龄分。按体形分等等。

　　针对某一具体的人，可以把人的身体分成各个模块，大体上包括：头部模块，面部模块和支撑模块；以头部模块为例，头部模块设计包括发型设计、脑形设计和耳朵设计。而发型设计又包括卷发和直发的设计，无论是卷发还是直发又都有长短之分以及是扎辫子还是披肩发等等。通过对各个模块进行设计，建立立体人像的材料库。使得以后如果需要再构建立体人像的模型，可以从材料库中进行加载，并通过修改参数和不同模块的组合形式来建立不同的立体人像模型，从而大大降低了设计难度。提高了立体人像的设计效率，简化设计流程。图3为立体人像参数化建模的模块化设计框架图。

　　(2)立体人像加工工艺分析。由于模型表面复杂。某些局部非常陡峭。又受刀具系统及机床系统的约束，给加工带来很大难度。鉴于上述因素，采用粗加工、半精加工、精加工的方法进行加工。