所谓的“基于面的"CAM系统"主要关注3轴铣削,而它没有5轴刀具路径生成功能.报道的先进多轴刀具路径生成算法的研发工作,诸如沿着刀具轨迹动态优化刀具方向,使用的都是参数模型,作为刀具姿态计算的基础[2,3,6].部分基于面模型的多轴刀具路径生成工作在[7]中有报道,但它们主要处理防止开槽的刀具方向调整问题.五轴铣削的动态刀具方向优化概念显然不是新事物,本文的创新之处在于,本文更多地关注如何优化,而且可以基于面模型生成免凿刀具路径.
2 开发的刀具路径生成算法简述
开发的算法从刀具接触点（cc点）开始.接触点被作为面模型（三角形边）和平行面（图1）的交点.当连续交点的间距超过了预定值（对于大三角形）,则定义中间cc点.所开发的刀具路径生成算法为驱动（driven,这个意思不太确切,注意）的部分表面,因为它采用cc点进一步计算刀具路径.在每个cc点,定义一套采用FL、TL和NL轴表示的局部坐标系统（LCS）（图1）.NL轴是cc点的局部法向量,FL轴为进给方向向量,TL轴由NL和FL轴的向量积（TL=NL×FL）确定.这项工作中,给定cc点的法向量（NL）根据相邻三角形的法向量计算（图2）.三角形顶点（如,点b的nb）的法向量,使用公式1计算,p为机加工局域内相邻三角形的数量.三角形边上的cc点的法向量,被算作两个连接顶点的法向量的插值.举例如下,cc点b（顶点）和ac（边上点）处的面模型法向量,使用公式2和3获得,dx-y为x和y点的间距.算法现在开始计算免凿刀具路径,在每个cc点优化刀具轴u和法向量（NL）之间的刀具倾角a,以实现最大的材料去除率.这分两步进行.首先,根据cc点的局部表面特性（弯曲）计算初始刀具倾角（为了实现最大的材料去除率）.初始刀具姿态很可能会凿到表面（对于凹入区域肯定会凿到）.
