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随着三维测量、离散造型和数控加工技术的发展,CAD/CAM技术在口腔修复领域中得到了广泛的应用。口腔修复体的数控加工技术是口腔修复CAD/CAM技术中的重要组成部分。本文以口腔修复体的高效加工为主线,研究了口腔修复体数控编程中的相关理论、方法和技术。研究的主要内容和创新成果如下:(1)研究了口腔修复体网格曲面截面线法刀轨生成技术。采用“区域划分”的方法实现了截交线的快速计算,去除了初始刀轨的自交和冗余的刀位点。提出了基于改进截平面法的等残留高度刀轨生成算法:首先根据残留高度计算刀触点轨迹投影线并对其进行修正,然后由修正的刀触点轨迹投影线构造约束曲面,通过约束曲面和网格曲面迭代求交的方法生成等残留高度刀轨。通过实验验证了等残留高度刀轨在保证加工质量的条件下比截平面法刀轨的加工效率提高了约28%。(2)研究了口腔修复体网格曲面参数线法刀轨生成技术。提出了修复体等参数线刀轨生成算法:根据调和映射理论和参数线规划方式生成了四种类型的等参数线刀轨。提出了修复体参数螺旋刀轨生成算法:首先计算修复体模型在参数网格中的参数环,然后在相邻参数环的参数点之间进行“分组匹配”,依次计算初始和精确的对角参数螺旋线;在此基础上生成了无干涉的参数螺旋刀轨。通过实验验证了参数螺旋刀轨比截平面法刀轨的加工效率提高了约30%,且能够保证较好的加工质量。(3)研究了口腔修复体基于样条曲线拟合的刀轨优化技术。提出了修复体分段拟合圆弧样条刀轨生成算法:采用分段拟合的方法对初始刀位点进行拟合;通过“偏差映射”的方法对刀位点处的拟合精度进行了修正。提出了修复体IDOM法NURBS刀轨生成算法:改进了DOM算法中的初始特征点选取和新特征点确定方法,并在拟合过程中对特征点参数进行了修正;在此基础上生成了拟合精度较高、控制顶点较少的NURBS切削刀轨,并通过调节过渡刀轨的节点矢量和控制顶点,保证了整条刀轨的连续性。通过实验验证了优化后刀轨比优化前刀轨的加工效率和质量均有所提高,加工效率提高约19%。(4)研究了口腔修复体基于MMR的五轴加工刀轨生成技术。研究了基于最大材料去除率的无曲率干涉刀具方位角确定方法;提出了修复体MMR平底刀五轴加工刀轨生成算法:采用截平面法计算刀触点轨迹,以最大材料去除率、刀具无干涉为约束条件确定刀具方位角;在此基础上生成了MMR平底刀五轴加工刀轨。通过实验验证了MMR法刀轨比Sturz法刀轨的加工效率提高了约17%,同时加工质量也有所提高。(5)研究了口腔修复体分段刀轨加减速过渡的进给速度生成技术。提出了基于曲线加减速规划和“向前修正”的刀位点处进给速度过渡处理算法。提出了基于分段刀轨加减速过渡的自适应进给速度生成算法:以刀触点处进给速度和机床的运动特性为约束,对微段刀轨进行分段并规划进给速度;采用S曲线加减速方式对相邻刀轨段的进给速度进行过渡处理,实现了数控编程进给速度的自适应生成。通过实验验证了在保证机床运动平稳的条件下自适应进给速度方法比恒定进给速度方法的加工效率可提高6%~10%。