整体硬质合金铣刀结构复杂,且硬质合金材料硬度高于一般金属材料,加工难度系数大,需用到专用五轴工具磨床加工。在生产中,磨削工艺是瓶颈。磨削编程难度大,需要使用专用磨削工软件。如果NC代码生成错误,则可能造成过切或少切,从而导致加工出来铣刀具参数不合格、报废。在实际生产中需要多次调刀,验证切削参数正确性,造成大量浪费。采用虚拟制造技术有效解决了这一问题,磨削仿真可以检验NC代码准确性,同时可以忽略实际加工限制,尽可能快加工,提高生产效率。为了填补国内磨削软件不足,本课题在国家重大科技专项支持下与国内最大五轴工具磨床生产厂家大连光洋科技集团有限公司合作,针对整体硬质合金铣刀虚拟加工关键技术进行了以下研究:(1)为满足五轴磨削加工需求,采用了八叉树结构建立毛坯模型,八叉树模型不仅结构简单,易于数据存储,同时八叉树立方体节点能够满足Marching Cubes算法提取等值面顶点数据要求,数据重复利用,提高效率。要实现切削仿真要将八叉树模型转化为体数据结构,本文提出新方法,建立基于八叉树模型的隐式体积。隐式体积基于有符号距离场理论(Signed Distance Field)。采用距离场表示隐式体积,不生成实体模型,无需实体模型,减少布尔运算数据量,有效提高了切削仿真材料去除速度。只有刀具与毛坯接触部位进行八叉树分割,减少运算量。(2)建立Marching Cubes算法提取等值面,MC算法生成等值面只需八叉树节点立方体八个顶点坐标,以及对应顶点有符号距离场,简单高效,无需生成其他数据信息,减少不必要空间浪费。根据MC算法提取等值面的数据结构提取出多边形面片,采用多边形面片近似逼近切削面曲面。(3)模型重建坐标数据量巨大,本文采用VBO技术,提高顶点数据传输效率,减少系统资源使用。根据每次切削后获得的三维坐标数据,利用OpenGL双重缓冲技术实现切削仿真动画流畅性以及真实感,切削面与毛坯使用不同颜色渲染,显示更加直观。