2.1 基于点、线、面和体的 NC 刀轨生成方法

    CAD 技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在
的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如
孔加工，轮廓加工，平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在
曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体（一
般为 CSG 和 BREP 混合表示的），它由一些基本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。
实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率，而
且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。
    实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法
（SLICE），即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀
轨迹。本文从系统需要角度出发，在 ACIS 几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实
体的数控加工。

    2.2 基于特征的 NC 刀轨生成方法

    参数化特征造型已有了一定的发展时期，但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚
刚开始。特征加工使数控编程人员不在对那些低层次的几何信息（如：点、线、面、实体）
进行操作，而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程，大大提高了编
程效率。
    W.R.Mail 和 A.J.Mcleod 在他们的研究中给出了一个基于特征的 NC 代码生成子系统，
这个系统的工作原理是：零件的每个加工过程都可以看成对组成该零件的形状特征组进
行加工的总和。那么对整个形状特征或形状特征组分别加工后即完成了零件的加工。而每
一形状特征或形状特征组的 NC 代码可自动生成。目前开发的系统只适用于 2.5D 零件的加
工。
    LeeandChang 开发了一种用虚拟边界的方法自动产生凸自由曲面特征刀具轨迹的系统。
这个系统的工作原理是：在凸自由曲面内嵌入一个最小的长方块，这样凸自由曲面特征
就被转换成一个凹特征。最小的长方块与最终产品模型的合并就构成了被称为虚拟模型的
一种间接产品模型。刀具轨迹的生成方法分成三步完成：（1）、切削多面体特征；（2）、
切削自由曲面特征；（3）、切削相交特征。
    JongYunJung 研究了基于特征的非切削刀具轨迹生成问题。文章把基于特征的加工轨迹
分成轮廓加工和内区域加工两类，并定义了这两类加工的切削方向，通过减少切削刀具
轨迹达到整体优化刀具轨迹的目的。文章主要针对几种基本特征（孔、内凹、台阶、槽），
讨 论 了 这 些 基 本 特 征 的 典 型 走 刀 路 径 、 刀 具 选 择 和 加 工 顺 序 等 ， 并 通 过
IP（InterProgramming）技术避免重复走刀，以优化非切削刀具轨迹。另外，JongYunJong
还在他 1991 年的博士论文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路径。
    特征加工的基础是实体加工，当然也可认为是更高级的实体加工。但特征加工不同于实
体加工，实体加工有它自身的局限性。特征加工与实体加工主要有以下几点不同：
    从概念上讲，特征是组成零件的功能要素，符合工程技术人员的操作习惯，为工程技
术人员所熟知；实体是低层的几何对象，是经过一系列布尔运算而得到的一个几何体，
不带有任何功能语义信息；实体加工往往是对整个零件（实体）的一次性加工。但实际上
一个零件不太可能仅用一把刀一次加工完，往往要经过粗加工、半精加工、精加工等一系
列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具进行加工；有时一个零件既要用到车削，