螺旋转子制造技术是各种螺旋杆机械如螺旋杆钻具、螺旋泵等设备制造中的一项关键技术。从1994年起,沈阳工业大学数控研究中心即对复杂异形螺旋面加工进行了较深入的研究,在国内首先提出了无瞬心包络加工方法,并对其包络加工原理、数控编程方法等多方面进行了系统的研究并取得了一定成果。本文则以此工作为基础,对异形螺杆的仿真加工过程进行了研究,从而建立了以无瞬心包络法加工原理为基础的三维动念仿真加工系统。 本文对计算机图形学的相关理论、可视化仿真方法、数控机床无瞬心包络加工方法和三维图形造型方法进行了研究和分析,以三角形图元作为主要造型工具,建立了异形螺杆加工对象的仿真模型。通过对做变角速度运动的工件和运动轨迹复杂的高速自转中的铣刀求交问题的重点研究,提出了基于定义高度缓冲区的简化工件描述方法,并将铣刀刀尖划出的曲面进行离散化处理,在此基础上,建立了刀具与工件曲线的求交算法。同时,也根据工件与铣刀的相对运动状态,较好地解决了运动中数据的变换与存储问题,大幅度减少了仿真算法的计算量。 为了提高图形显示质量,本文也对加工过程中的三维图形动画显示问题,即在特定的表示方法下的工件模型和图形真实感较强的铣刀模型的显示算法进行了研究。利用C++和OpenGL实现了对一个异形螺杆工件进行加工的整个加工过程的仿真,在速度和效果上都达到了令人满意的效果。 此外,本文也对其它相关问题如干涉判定、曲线差补等问题进行了探讨,并依据简化后的模型实现了这些算法。通过对上述问题的研究,建立了一个完整的异形螺杆仿真加工系统,使整个复杂螺旋杆的加工过程从参数输入、刀具选择、干涉判定、插补计算、三维仿真到数控程序生成和控制加工有机地结合起来,以期对理论研究和加工实践起到指导作用。