随着科学技术的不断发展,自由曲面已经是工程生产以及科研项目中最复杂而又经常遇到的曲面,这些复杂形状的零件越来越多,精度要求也越来越高,数控加工中,刀具加工轨迹的好坏就对加工精度尤其是加工自由曲面的精度有很重要的影响。刀具轨迹计算是自由曲面数控加工中最重要同时也是研究最为广泛深入的内容,刀具轨迹的优劣直接影响其加工精度和加工效率。传统的刀具轨迹计算方法是利用刀具的理想廓形进行的,但是刀具的廓形制造误差和磨损误差会影响加工精度。于是提出利用刀具的实际廓形进行数控加工刀具轨迹计算。首先利用CCD图像传感器采集回转类刀具图像,采集图像后需要利用Matlab图像处理技术进行图像转换得到二值图像,并提取出刀具轮廓,最后同样运用Matlab的图像计算技术对所提取出来的刀具轮廓图像进行叠加,得到最终的刀具轮廓图像。叠加后得到的刀具轮廓图像是由许多个型值点组成的,利用插值三次样条函数的方法把这些型值点进行拟合,得到刀具廓形曲线方程。具体的原理是,得到型值点的坐标之后根据要求指定端点条件计算出每段曲线的斜率,最后再逐段逐点的计算插值三次样条函数。利用最小有向距离算法计算刀位点。计算出曲线方程之后,移动刀具坐标系到工件坐标系中,这样在同一个坐标系中,利用最小有向距离算法计算第一个切触点,根据刀具廓形曲线与刀心的关系得到第一个刀位点的坐标。再把刀具廓形曲线横向移动一小段距离,再次利用最小有向距离算法得到第二个刀位点。以此类推得到所有的刀位点坐标,这样就计算出了刀具轨迹。利用刀具实际廓形进行刀具轨迹计算的方法可以有效地提高加工精度,并且能够检测新刀具廓形是否达到标准要求。该方法可以广泛地应用在回转类刀具加工领域。