溢利銑削的制作方法
【專利摘要】通過計(jì)算倒圓圓弧半徑(1610)以及使至少一個(gè)偏移平滑化(1630)用于工件的型腔區(qū)域的計(jì)算機(jī)輔助銑削的方法和設(shè)備，其中，該倒圓圓弧半徑(1610)基于刀具嚙合角度(TEA)的最大變化，其中，該平滑化基于所計(jì)算的倒圓弧半徑和/或先前用步距計(jì)算的倒圓圓弧半徑。
【專利說明】溢利錢削
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年6月I日提交的第61/654，465號(hào)臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該臨時(shí)專利申請的內(nèi)容出于所有目的通過引用結(jié)合于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明在其若干實(shí)施例中總體上涉及用于計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)的刀具路徑軌跡規(guī)劃，并且更具體地涉及使用機(jī)床的型腔(pocket)式形狀的計(jì)算機(jī)輔助銑削。
[0004]背景
[0005]制造公司使用計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)軟件系統(tǒng)對用于生產(chǎn)如模具、沖模、刀具、原型、航空航天組件等分立零件的計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)床進(jìn)行編程。機(jī)加工形狀的多樣性是潛在無限的。通常根據(jù)方便的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)對形狀進(jìn)行分類，經(jīng)常涉及數(shù)學(xué)的分支領(lǐng)域(拓?fù)鋵W(xué))的使用。
[0006]概述
[0007]示例性方法實(shí)施例可以包括一種銑削工件的型腔區(qū)域的方法，該方法包括:計(jì)算一個(gè)倒圓圓弧半徑，其中，該倒圓圓弧半徑基于一個(gè)刀具嚙合角(TEA)的一個(gè)最大變化；以及使至少一個(gè)偏移平滑化，其中，該平滑化基于以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):所計(jì)算的倒圓圓弧半徑和先前用一個(gè)步距計(jì)算的一個(gè)倒圓圓弧半徑。在附加示例性方法實(shí)施例中，材料去除率(MRR)可以在銑削過程中不超過一個(gè)指定值，并且進(jìn)給率變化和TEA變化可以在一個(gè)可接受的范圍內(nèi)。在附加示例性方法實(shí)施例中，使至少一個(gè)偏移平滑化可以進(jìn)一步包括計(jì)算一個(gè)第一平滑化階段，其中，該第一平滑化階段可以包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):斷開一個(gè)偏移并且用該刀具嚙合具有顯著變化所在的倒圓替換一個(gè)部分偏移。在附加示例性方法實(shí)施例中，使至少一個(gè)偏移平滑化可以進(jìn)一步包括計(jì)算一個(gè)第二平滑化階段，其中，該第二平滑化階段包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):找出由至少兩個(gè)或更多個(gè)倒圓圓弧和這些倒圓圓弧之間的部分偏移形成的至少一個(gè)窄區(qū)；去除由至少兩個(gè)或更多個(gè)倒圓圓弧和這些倒圓圓弧之間的部分偏移形成的至少一個(gè)窄區(qū)；以及生成由至少兩個(gè)或更多個(gè)倒圓圓弧和這些倒圓圓弧之間的部分偏移形成的至少一個(gè)窄區(qū)。在附加示例性方法實(shí)施例中，可以生成余擺線運(yùn)動(dòng)以替換這些部分偏移。在附加示例性方法實(shí)施例中，可以在該至少一個(gè)窄區(qū)中連接偏移和所生成的余擺線運(yùn)動(dòng)，其中，該連接可以是按從該型腔區(qū)域的一個(gè)中心到該型腔區(qū)域的一個(gè)邊界的順序。在附加示例性方法實(shí)施例中，可以生成輔助運(yùn)動(dòng)，其中，這些輔助運(yùn)動(dòng)可以包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):進(jìn)入運(yùn)動(dòng)和退出運(yùn)動(dòng)。
[0008]示例性設(shè)備實(shí)施例可以包括一種設(shè)備，該設(shè)備包括:一個(gè)規(guī)劃模塊，其中，該規(guī)劃模塊可以包括一個(gè)處理模塊；一個(gè)數(shù)字代碼生成器，其中，該數(shù)字代碼生成器可以被配置成用于接收來自該規(guī)劃模塊的指令；以及一個(gè)機(jī)加工刀具，其中，該機(jī)加工刀具可以被配置成用于接收來自該數(shù)字代碼生成器的指令。在附加示例性設(shè)備實(shí)施例中，該規(guī)劃模塊可以進(jìn)一步包括至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫，其中，該至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫可以被配置成用于包含關(guān)于以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)的信息:一個(gè)限定一個(gè)有待機(jī)加工的工件的一個(gè)型腔的特征；至少一個(gè)技術(shù)選項(xiàng)；以及至少一個(gè)輔助運(yùn)動(dòng)。在附加示例性設(shè)備實(shí)施例中，該設(shè)備可以進(jìn)一步包括一個(gè)用戶界面，其中，該用戶界面可以被配置成用于由一個(gè)用戶在該至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫中選擇一個(gè)對象。
[0009]附加示例性設(shè)備實(shí)施例可以包括一種設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)具有可尋址存儲(chǔ)器的處理模塊，其中，該處理模塊可以被配置成用于:選擇一個(gè)有待機(jī)加工的工件的一個(gè)型腔特征；創(chuàng)建至少一個(gè)輪廓線平行偏移，其中，該至少一個(gè)輪廓線平行偏移可以是從以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)創(chuàng)建的:該型腔特征的至少一個(gè)邊界和基于一個(gè)沃羅諾伊圖(VD)的一個(gè)偏移；計(jì)算一個(gè)優(yōu)選平滑半徑(PSR)，其中，該P(yáng)SR是優(yōu)選平滑圓弧(PSA)的半徑；標(biāo)識(shí)在該至少一個(gè)輪廓線平行偏移中的任何窄區(qū)；用一個(gè)倒圓圓弧替換所標(biāo)識(shí)的窄區(qū)；確定是否可以使這些偏移中的任一個(gè)平滑化，其中，如果沒有偏移能夠被平滑化，該處理模塊結(jié)束一個(gè)過程，而如果可以使至少一個(gè)偏移平滑化，則繼續(xù)該過程；以及將每個(gè)偏移與至少一個(gè)鏈接運(yùn)動(dòng)連接。在附加示例性設(shè)備實(shí)施例中，該處理模塊可以被進(jìn)一步配置成用于:接收一個(gè)用戶的至少一個(gè)技術(shù)選項(xiàng)的一個(gè)輸入。在附加示例性設(shè)備實(shí)施例中，可以通過將這些偏移中的任一個(gè)與該P(yáng)SA比較來確定這些偏移中的任一個(gè)是否足夠大，從而確定是否可以使這些偏移中的任一個(gè)平滑化。在附加示例性設(shè)備實(shí)施例中，該處理模塊可以被進(jìn)一步配置成用于:將任何標(biāo)識(shí)的窄區(qū)存儲(chǔ)在一個(gè)倒圓圓弧和窄區(qū)地圖中。在附加示例性設(shè)備實(shí)施例中，該處理模塊可以被進(jìn)一步配置成用于創(chuàng)建一個(gè)余擺線運(yùn)動(dòng)，其中，所創(chuàng)建的余擺線運(yùn)動(dòng)可以在所存儲(chǔ)的標(biāo)識(shí)窄區(qū)中。在附加示例性設(shè)備實(shí)施例中，所連接的每個(gè)偏移可以從一個(gè)進(jìn)入運(yùn)動(dòng)開始并且可以連接每個(gè)鄰近偏移直到所有偏移被遍歷。在附加示例性設(shè)備實(shí)施例中，該處理模塊可以被進(jìn)一步配置成用于生成一個(gè)數(shù)字代碼。在附加示例性設(shè)備實(shí)施例中，該處理模塊可以被進(jìn)一步配置成用于生成輔助運(yùn)動(dòng)。在附加示例性設(shè)備實(shí)施例中，所生成的輔助運(yùn)動(dòng)可以是以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):進(jìn)入運(yùn)動(dòng)和退出運(yùn)動(dòng)。
[0010]附圖簡要說明
[0011]在附圖中通過舉例而非限制對實(shí)施例進(jìn)行了展示，并且在附圖中:
[0012]圖1描繪了三種型腔的透視圖；
[0013]圖2描繪了一個(gè)閉合型腔、一個(gè)部分開放的型腔及其對應(yīng)的偏移；
[0014]圖3描繪了一個(gè)開放的型腔及其對應(yīng)的偏移；
[0015]圖4描繪了一個(gè)輪廓線輪廓的輪廓線平行偏移；
[0016]圖5用刀具嚙合變化的區(qū)描繪了刀具路徑；
[0017]圖6在功能框圖中描繪了一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)；
[0018]圖7在高級(jí)流程圖中描繪了型腔機(jī)加工的示例性方法；
[0019]圖8描繪了優(yōu)選平滑圓弧的半徑；
[0020]圖9描繪了兩個(gè)偏移及其導(dǎo)向輪廓；
[0021]圖10描繪了兩個(gè)平滑后的偏移；
[0022]圖11描繪了通過兩個(gè)階段平滑后的偏移的細(xì)節(jié)；
[0023]圖12展示了通過使圖5中的初始偏移平滑而生成的平滑后的偏移；
[0024]圖13展示了通過使圖5中的初始偏移平滑而生成的有效窄區(qū)；
[0025]圖14在高級(jí)流程圖中描繪了示例性平滑偏移過程；
[0026]圖15A-C在高級(jí)流程圖中描繪了連接偏移的示例性程序；
[0027]圖16描繪了示例性偏移連接；
[0028]圖17描繪了橋形余擺線區(qū)中的示例性余擺線運(yùn)動(dòng)；
[0029]圖18描繪了一條用于連接相鄰偏移的示例性鏈接曲線；
[0030]圖19描繪了示例性向外螺旋刀具運(yùn)動(dòng)和余擺線運(yùn)動(dòng)；
[0031]圖20描繪了余擺線運(yùn)動(dòng)；
[0032]圖21描繪了基于橢圓弧的余擺線運(yùn)動(dòng)；以及
[0033]圖22描繪了曲折(zig-zag)式余擺線運(yùn)動(dòng)。
[0034]詳細(xì)說明
[0035]圖1描繪了三種型腔的透視圖:閉合型腔100、部分開放的型腔102以及完全開放的型腔104?！靶颓弧毙螤钍峭ㄟ^指定平面的、幾何上閉合的并且非自相交的輪廓集合定義的簡單幾何概念。在輪廓集合中的最大輪廓被稱為型腔外邊界106，并且可以包含更小的附加輪廓。這些較小輪廓可以位于型腔外邊界106內(nèi)，并且被稱為島邊界108或型腔的島。型腔外邊界106和任何島邊界108限定的整個(gè)區(qū)域包含可能需要去除的材料。外邊界106可以包括一個(gè)或多個(gè)閉合邊緣110和/或開放邊緣112。這些型腔形狀廣泛存在于各種零件、沖模和模具中。
[0036]輪廓線平行方法是一種用于生成用于型腔銑削的刀具路徑的算法。例如，用于在CAM系統(tǒng)中創(chuàng)建型腔刀具路徑的示例性程序會(huì)涉及若干步驟。第一，該程序可以選擇限定該區(qū)域有待機(jī)加工的區(qū)的外邊界和任何內(nèi)島的幾何上閉合的輪廓集合、型腔特征或三維(3D)特征。第二，該程序可以描述切削刀具將如何通過選擇進(jìn)入和退出模式以及相關(guān)的技術(shù)參數(shù)或幾何元素移入和移出材料。第三，該程序可以描述切削刀具將如何通過指定技術(shù)參數(shù)集移入型腔內(nèi)，這些參數(shù)可以包括切削刀具的尺寸和類型；進(jìn)給率；主軸轉(zhuǎn)速；深度，即，刀具軸向方向上的切削長度；步距，即，刀具徑向方向上的切削長度；和/或刀具嚙合角。
[0037]設(shè)置了全部幾何形狀和技術(shù)參數(shù)后，可以通過考慮切削刀具的形狀、型腔的幾何形狀和機(jī)械加工留量(即，可以由后續(xù)機(jī)加工操作去除的額外材料)計(jì)算刀具路徑的第一偏移。如果型腔的幾何形狀是3D特征，則該第一偏移可以不是與該幾何形狀的簡單直接偏移，因?yàn)閺拇恕捌啤钡皆搸缀涡螤畹木嚯x在此偏移的各個(gè)點(diǎn)處可以是不同的。該第一偏移通常限定該刀具可以在零件內(nèi)自由移動(dòng)而不鑿該零件的區(qū)。與該第一或先前的偏移的連續(xù)恒定偏移可以通過應(yīng)用步距或從步距導(dǎo)出的某個(gè)值進(jìn)行計(jì)算。向內(nèi)或向外的偏移方向可以取決于所使用的算法。
[0038]有兩種計(jì)算偏移的方法。第一方法是直接從邊界幾何形狀輪廓計(jì)算偏移、找出幾何形狀元素之間的相交點(diǎn)、修整相交點(diǎn)處的元素、并且然后通過幾何形狀和/或拓?fù)潢P(guān)系連接每個(gè)元素。第二方法使用基于沃羅諾伊圖的方法創(chuàng)建圓形偏移。在本方法中，可以首先計(jì)算所有輪廓的中軸變換。這些中軸可以僅是找出元素之間的相交點(diǎn)并對元素進(jìn)行修整的階段。基于中軸變換，可以容易地找出型腔的最大內(nèi)切圓，這給予了向內(nèi)或向外偏移方向的選擇。當(dāng)偏移在它們自身上坍縮時(shí)(例如，閉合型腔的向內(nèi)偏移)或滿足某些臨界條件時(shí)(例如，偏移落在機(jī)加工區(qū)之外時(shí))，偏移結(jié)束。
[0039]圖2描繪了不同型腔及其對應(yīng)的偏移。閉合型腔200包括所有邊上的外邊界106(見圖1，100)。部分開放的型腔202包括三條邊上的外邊界以及開放的第四條邊(見圖1，102)。閉合型腔200的偏移204和部分開放的型腔202的偏移206示出了切削刀具的路徑。
[0040]圖3描繪了開放的型腔300及其對應(yīng)的偏移302。以上步驟中生成的偏移限定了刀具路徑。切削刀具的中心將沿著該刀具路徑去除型腔內(nèi)的材料。刀具從距離閉合邊界或該邊界的閉合邊緣最遠(yuǎn)的偏移開始，接著是最近的相鄰偏移，并且之后由接著是下一個(gè)最近的相鄰偏移，直到所有偏移都已被遍歷。兩個(gè)相鄰偏移之間需要連接運(yùn)動(dòng)，其可以是一組切削運(yùn)動(dòng)或非切削運(yùn)動(dòng)，如圖5中所示。
[0041]圖4描繪了輪廓線輪廓402的輪廓線平行偏移400。針對輪廓線輪廓的刀具路徑還使用輪廓線平行方法來計(jì)算偏移。輪廓線輪廓是限定機(jī)加工邊界的邊界，其可以是幾何上開放的或閉合的。當(dāng)要去除的材料量在該輪廓的一條機(jī)加工邊上是恒定的時(shí)，通過僅選擇輪廓線輪廓來生成刀具路徑會(huì)是更簡單的，如圖4所示。
[0042]輪廓線平行法集中在刀具路徑的生成上，其可以在幾何上去除需要的量。其沒有考慮影響切削力的因素。其結(jié)果是，它可能不可避免地引起切削刀具和材料之間的接觸區(qū)的變化，即，刀具嚙合，取決于刀具路徑幾何形狀。如果刀具路徑整體具有恒定的進(jìn)給率，這會(huì)引起機(jī)加工過程中切削力變化、刀具震顫和/或震動(dòng)。切削力變化還會(huì)引起刀具偏轉(zhuǎn)變化，這可以顯示為機(jī)加工零件上的尺寸和表面錯(cuò)誤。
[0043]圖5用刀具嚙合變化的區(qū)描繪了刀具路徑。當(dāng)在沿著刀具路徑的點(diǎn)處曲率變化或切削方向變化時(shí)，可能會(huì)發(fā)生刀具嚙合變化。輪廓線平行偏移刀具路徑的典型刀具嚙合變化發(fā)生在五個(gè)區(qū)中。第一區(qū)在刀具落進(jìn)材料內(nèi)所在進(jìn)入?yún)^(qū)501內(nèi)。進(jìn)入?yún)^(qū)域501通?？梢晕挥陂]合型腔的最里面的點(diǎn)處(見圖1，100)或開放型腔的開放邊緣的非材料邊上(見圖1，102)。刀具嚙合變化的第二區(qū)在中心區(qū)502和503中。中心區(qū)502環(huán)繞進(jìn)入?yún)^(qū)501或局部子區(qū)域的中心503。刀具嚙合變化的第三區(qū)在銳角區(qū)504中。銳角區(qū)504是如果從機(jī)加工區(qū)的側(cè)視圖觀看時(shí)連接的相鄰元素形成凹區(qū)所在的區(qū)。刀具嚙合變化的第四區(qū)在圓弧區(qū)506和508中。圓弧區(qū)506和508是刀具沿著或者凹圓弧506或者凸圓弧508移動(dòng)的區(qū)。刀具嚙合變化的第五區(qū)在偏移連接區(qū)510中。偏移連接區(qū)域510是連接兩個(gè)相鄰偏移的區(qū)。
[0044]刀具上的切削力可以由材料特性、刀具幾何形狀、主軸轉(zhuǎn)速和材料去除率(MRR)確定。沿著刀具路徑的一個(gè)點(diǎn)處的MRR可以被定義為:
[0045]MRR= dsf 其中:(I)
[0046]d =長度(刀具軸向方向上的長度);
[0047]s =實(shí)際步距(刀具徑向方向上的長度)；以及
[0048]f =進(jìn)給率。
[0049]在切削過程中，材料特性、刀具幾何形狀和主軸轉(zhuǎn)速保持相同。因此，MRR可能是影響切削力的唯一可變因素。
[0050]在MRR的以上定義的深度在2D型腔刀具路徑中保持恒定。因此，當(dāng)實(shí)際步距變化時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)進(jìn)給率來保持恒定的MRR。然而，如果進(jìn)給率的變化足夠大超過機(jī)器極限，則機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征可以限制其在短時(shí)間段內(nèi)是否可以將進(jìn)給率增加或減少到指定值。因此，通過僅調(diào)節(jié)進(jìn)給率來保持實(shí)際MRR不超過指定值是不實(shí)際的。為了限制進(jìn)給率變化，可能需要控制實(shí)際步距變化。因?yàn)閷?shí)際步距是由TEA確定的，所以控制實(shí)際步距的變化與控制在刀具嚙合角(TEA)的變化是完全相同的。
[0051]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括一種在工件的型腔區(qū)域中生成銑削刀具路徑的算法:a)將刀具路徑的每個(gè)點(diǎn)處(即，切削過程中工具的中心可能遍歷的地方)的實(shí)際MRR保持接近于但不超過參考MRR，假設(shè)刀具沿著直線以指定步距移動(dòng)；以及b)保持進(jìn)給率和TEA變化在可接受的范圍內(nèi)。
[0052]基于常規(guī)輪廓線平行偏移，本算法基于TEA的最大變化計(jì)算倒圓圓弧半徑，然后分別使用此倒圓圓弧半徑或先前的內(nèi)倒圓圓弧半徑加上步距在兩個(gè)階段中使所有偏移平滑化。第一平滑化階段斷開偏移并且用刀具嚙合具有顯著變化的所在的倒圓替換部分偏移。第二平滑化階段找出并去除或生成由至少兩個(gè)或更多個(gè)倒圓圓弧以及這些倒圓圓弧之間的部分偏移形成的窄區(qū)。在所保持的每個(gè)窄區(qū)中，生成余擺線運(yùn)動(dòng)以替換部分偏移。窄區(qū)中的偏移及其余擺線運(yùn)動(dòng)按從型腔中心到邊界的順序連接以形成刀具路徑。然后，進(jìn)入和退出運(yùn)動(dòng)可以附接到刀具路徑的開始和刀具路徑的結(jié)尾以完成刀具運(yùn)動(dòng)。
[0053]本發(fā)明在其若干實(shí)施例中包括計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)600，如圖6的功能框圖中所示。系統(tǒng)600可以包括機(jī)加工裝置630和設(shè)備602。該設(shè)備可以包括規(guī)劃模塊610和數(shù)字代碼生成器620。規(guī)劃模塊610可以包括處理模塊。數(shù)字代碼生成器620可以是單獨(dú)的處理模塊或其可以被實(shí)施為由規(guī)劃模塊610的處理模塊執(zhí)行的計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令。數(shù)控機(jī)器可以由其處理單元接收的命令自動(dòng)地操作。機(jī)加工裝置630可以進(jìn)一步包括機(jī)加工刀具或切削刀具，并且可以根據(jù)數(shù)字代碼生成器620提供的指令相對于工件重定向這種機(jī)加工刀具或切削刀具。數(shù)字代碼生成器可以響應(yīng)于規(guī)劃模塊610的輸出。
[0054]規(guī)劃模塊610可以訪問一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫640。這些數(shù)據(jù)庫640可以包括通道特征641、技術(shù)選項(xiàng)643和輔助運(yùn)動(dòng)644的基于計(jì)算機(jī)的模型。通道特征641可以包括對有待機(jī)加工的工件的型腔進(jìn)行限定的模型，其中，這些特征可以是具有如開放邊緣、閉合邊緣和錐角等屬性的輪廓集合。技術(shù)選項(xiàng)643可以包括對機(jī)加工裝置630的切削路徑和工件之間的相對位置進(jìn)行表達(dá)的模型和機(jī)加工策略。輔助運(yùn)動(dòng)644可以包括模型，這些模型包括用于接近工件的指令、用于離開工件的指令和用于連接機(jī)加工子區(qū)的運(yùn)動(dòng)的指令。通過用戶界面650，系統(tǒng)600的用戶可以通過規(guī)劃模塊610從數(shù)據(jù)庫640為應(yīng)用選擇文件或?qū)ο笠陨捎糜跈C(jī)加工裝置630的數(shù)字代碼621，例如，G-代碼。然后，機(jī)加工裝置630可以接收數(shù)字代碼621并且執(zhí)行編碼指令以驅(qū)動(dòng)機(jī)床。
[0055]本發(fā)明在其若干實(shí)施例中包括一種示例性型腔機(jī)加工方法，其中，溢利銑削(Profit Milling)機(jī)加工周期可以包括規(guī)劃或編程過程，該過程包括七個(gè)步驟，如圖7中的高級(jí)流程圖所示，其接下來可以是CNC編碼。溢利銑削的第一示例性規(guī)劃步驟可以包括選擇有待機(jī)加工的工件的型腔特征并且輸入技術(shù)(步驟710)。第二步驟可以包括通過直接制作與型腔的邊界的偏移或制作沃羅諾伊圖(VD)并且然后基于該VD制作偏移來創(chuàng)建輪廓線平行偏移(步驟720)。第三步驟可以包括計(jì)算優(yōu)選平滑半徑(PSR)，如圖8中所示，其是優(yōu)選平滑圓弧(PSA)的半徑(步驟730)。PSR是用于圓化(round)所有偏移的最小的倒圓圓弧半徑。PSA用于替換偏移的窄區(qū)中的部分偏移。保證相鄰?fù)馄浦械腜SA外同心圓弧的TEA在PSR指定的范圍內(nèi)。第四步驟可以包括走過每個(gè)偏移以標(biāo)識(shí)窄區(qū)并且使用倒圓圓弧替換偏移上的窄區(qū)(步驟740)。然后，此窄區(qū)可以存儲(chǔ)在倒圓圓弧和窄區(qū)地圖中用以便后續(xù)創(chuàng)建余擺線運(yùn)動(dòng)。第五步驟可以包括通過比較偏移與PSA，如果偏移中沒有一個(gè)足夠大，則終止該過程(步驟750)。如果可以使這些偏移中的任一個(gè)偏移平滑化，則繼續(xù)該過程。第六步驟可以包括將最遠(yuǎn)偏移的每個(gè)元素與相鄰偏移之間的鏈接運(yùn)動(dòng)連接，接著是相鄰的外偏移，直到遍歷了所有偏移(步驟760)?？梢栽诿總€(gè)窄區(qū)中創(chuàng)建余擺線運(yùn)動(dòng)，并且在倒圓圓弧之后插入余擺線運(yùn)動(dòng)。第七步驟可以包括生成進(jìn)入運(yùn)動(dòng)和退出運(yùn)動(dòng)(步驟770)。此后，該方法可以包括生成CNC代碼(例如G-代碼)的步驟(步驟780)。
[0056]第一示例性實(shí)施例
[0057]完整刀具路徑中的第一組運(yùn)動(dòng)是進(jìn)入運(yùn)動(dòng)，其目的是將刀具移動(dòng)到機(jī)加工水平。針對刀具必須從上部進(jìn)入材料的所有邊緣閉合的型腔，使用進(jìn)入策略中的一種，例如，在預(yù)先鉆出的孔進(jìn)入，沿著螺旋坡道下降或曲折坡道下降并且進(jìn)入進(jìn)給率更慢，刀具可以平滑地移入材料中。進(jìn)入運(yùn)動(dòng)的“坡道下降”策略的移動(dòng)范圍通常由機(jī)加工平面上的長度或圓弧半徑和機(jī)加工軸方向上的深度限制。還指定坡道角度以確定曲線下移的梯度。此外，螺旋曲線的定向可以由用于螺線下降模式的指定的爬升/常規(guī)切削策略確定。針對刀具可以從側(cè)面進(jìn)入的部分或全部邊緣開放的型腔，刀具可以迅速地下沖到在開放邊緣中的一個(gè)邊緣的非材料邊上的機(jī)加工水平，接著是使刀具與在機(jī)加工水平上的材料接觸的引入運(yùn)動(dòng)。通過使用“坡道下降”和“進(jìn)給率減速”策略，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)以可接受的刀具負(fù)載將刀具引入機(jī)加工水平上的材料中。
[0058]下一個(gè)刀具運(yùn)動(dòng)在有待機(jī)加工的零件的中心區(qū)中。在某些實(shí)施例中，在為常規(guī)輪廓線平行偏移刀具路徑去除某些材料之前，刀具在刀具路徑的開始部分與材料完全嚙合。本示例性實(shí)施例重新創(chuàng)建了新中心區(qū)和在該新中心區(qū)內(nèi)的不同刀具運(yùn)動(dòng)。在本示例性實(shí)施例中，該新中心區(qū)環(huán)繞常規(guī)中心區(qū)，該常規(guī)中心區(qū)由閉合平滑輪廓形成。此新中心區(qū)內(nèi)的刀具運(yùn)動(dòng)的TEA保持在允許范圍內(nèi)。該新中心區(qū)的尺寸可以由從步距和刀具半徑計(jì)算的PSR確定。可以通過使用PSR使輪廓線平行偏移平滑化從而生成該新中心區(qū)，這在第二示例性實(shí)施例中進(jìn)行了詳細(xì)描述。以下描述了用于計(jì)算PSR的方法。
[0059]在某些實(shí)施例中，當(dāng)?shù)毒咴谕馄浦醒刂本€移動(dòng)時(shí)，相鄰內(nèi)偏移中的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)也是直線。在這種情況下，步距和TEA之間的關(guān)系可以表示為:
[0060]s = r(l_cos(a ))或⑵
[0061]a = cos-1 (1-s/r)其中:(3)
[0062]s =相鄰偏移之間的步距或偏移距離；
[0063]r=刀具半徑；以及
[0064]a =在直線上一點(diǎn)處的嚙合角。
[0065]表達(dá)式(3)表示一種當(dāng)?shù)毒哐刂粚χ本€移動(dòng)時(shí)從步距和刀具半徑計(jì)算刀具嚙合角的方式。在這種情況下計(jì)算的刀具嚙合角確立了刀具嚙合角的基礎(chǔ)(β)。用于生成偏移的步距對于所有常規(guī)輪廓線平行偏移而言始終是恒定的，并且當(dāng)?shù)毒咴谖宸N區(qū)中移動(dòng)時(shí)，瞬時(shí)刀具切削寬度或刀具嚙合角與β不同。瞬時(shí)刀具切削寬度或刀具嚙合角可以從刀具形狀、瞬時(shí)刀具位置和材料邊界計(jì)算。當(dāng)?shù)毒咴谙惹皟?nèi)偏移上移動(dòng)時(shí)，刀具去除材料并形成沿著外偏移的新材料邊界。
[0066]通過在先前內(nèi)偏移處限制最大曲率，可以限制沿著外偏移的最大TEA。PSR對應(yīng)于最大曲率，其可以表示為:
[0067]R= (ks-s2) / (2 (s~r) -k)其中:(4)
[0068]R = PSR ；
[0069]s =相鄰偏移之間的步距或偏移距離；
[0070] r =刀具半徑；
[0071 ] k = 2r*cos (J1- β )；
[0072]β = α + δ，最大刀具嚙合角；
[0073]α = β或基礎(chǔ)刀具嚙合角；以及
[0074]δ =刀具嚙合角的最大變化。
[0075]圖8展示了表達(dá)式(4)是如何推導(dǎo)的。優(yōu)選平滑圓弧(PSA) 802是先前內(nèi)偏移中的生成材料邊界804的刀具運(yùn)動(dòng)。圓弧806在相鄰?fù)馄浦校涫荘SA 802的同心圓弧，并且半徑差異是兩個(gè)相鄰偏移之間的步距。刀具外形808是在機(jī)加工平面上的刀具投影。
[0076]當(dāng)平滑化輪廓線平行偏移時(shí)，如果某些內(nèi)偏移與PSR相比太小，可以去除這些內(nèi)偏移。通過使這些偏移平滑生成的第一組最里面的偏移形成新的中心區(qū)。平行于中心區(qū)的邊界的相鄰?fù)馄频腡EA會(huì)受到限制。用中心區(qū)內(nèi)的余擺線運(yùn)動(dòng)替換中心區(qū)內(nèi)的偏移以避免當(dāng)?shù)毒哐刂@些內(nèi)偏移移動(dòng)時(shí)的大TEA。在此計(jì)算的PSR是用于在第二實(shí)施例中標(biāo)識(shí)輪廓線平行偏移中的窄區(qū)。
[0077]第二示例性實(shí)施例
[0078]本示例性實(shí)施例描述了一種用于找出和處理由輪廓線平行偏移法生成的偏移中的窄區(qū)的算法，以便避免偏移的每個(gè)點(diǎn)處的TEA具有顯著變化。該算法每次使一組偏移平滑，其中，每個(gè)偏移到型腔的邊界具有相同的偏移距離。該平滑化從距離型腔邊界最遠(yuǎn)的那組偏移開始，直到遍歷了所有偏移。兩個(gè)平滑化階段應(yīng)用于每組偏移。
[0079]階段I通過將PSR用作倒圓半徑使該組偏移平滑化，與第一實(shí)施例中的PSR計(jì)算方式相同，并且使用PSR使偏移平滑化可以在當(dāng)?shù)毒哐刂埔苿?dòng)時(shí)將后續(xù)平滑后的偏移的TEA限制到可接受的范圍。此處的平滑化是“全局”平滑化，其是指生成基于整個(gè)偏移組而不是單個(gè)偏移的銳角生成倒圓圓弧。為此目的，該組中的所有偏移中的向內(nèi)偏移是通過將PSR用作偏移距離而生成的，其被用作導(dǎo)向輪廓俯視該組中的偏移的窄區(qū)。通過可替代地在該組中的導(dǎo)向輪廓和偏移上行走，將找出該組中的偏移中的窄區(qū)并且用PSA替換。在本平滑化階段，只有當(dāng)使最外面的偏移平滑化時(shí)找出的窄區(qū)保存在倒圓圓弧和窄區(qū)地圖中用于以非常低的進(jìn)給率去除型腔的任何銳角。由于這些偏移的窄區(qū)被倒圓圓弧替換，它們被平滑化了。窄區(qū)位于或者單個(gè)偏移的拐角中或者在兩個(gè)或更多個(gè)偏移之間的連接區(qū)中。
[0080]圖9描繪了兩個(gè)偏移902和903及其導(dǎo)向輪廓905和906。第一偏移902和第二偏移903兩者到型腔的邊界具有相同的偏移距離。導(dǎo)向輪廓905、906是偏移902、903的偏移輪廓，其中，PSR是偏移距離。點(diǎn)908和其他點(diǎn)用于斷開偏移，以便在導(dǎo)向輪廓和偏移中找出一對一匹配對元素。導(dǎo)向輪廓905上的元素910被選擇作為開始元素來使偏移902、903平滑化。偏移903上的元素911將被保持，因?yàn)樗c導(dǎo)向輪廓905中的元素910匹配。當(dāng)走向銳角914時(shí)，將生成PSA912和窄區(qū)913。當(dāng)走向銳角917時(shí)，創(chuàng)建另一個(gè)PSA915和窄區(qū)916。重復(fù)該過程直到遍歷了導(dǎo)向輪廓上的所有元素。
[0081]圖10中展示了平滑后的偏移1000和窄區(qū)1002?？梢缘贸鼋Y(jié)論:如果可能沒有生成導(dǎo)向輪廓，則環(huán)繞這組偏移的區(qū)太小，即，當(dāng)?shù)毒哐刂@些偏移移動(dòng)時(shí)，TEA不能滿足指定值?？梢匀コ窘M偏移，并且本區(qū)中留下的材料可以被更靠近型腔邊界的更大的外偏移處理。如果沒有平滑后的偏移可以生成，甚至針對最接近型腔邊界的那組偏移，會(huì)產(chǎn)生可能太小的型腔。在這種情況下，為了生成用于銑削此型腔的刀具路徑，或者需要改變機(jī)加工技術(shù)或者需要使用不同的刀具路徑圖樣。在該第一平滑化階段，最小平滑半徑(MSR)用于使最接近型腔的邊界的那組偏移平滑化。MSR是小于PSR的值并且由NC編程器指定。目的是允許在最接近型腔的邊界的偏移中生成更小的窄區(qū)并且允許通過余擺線運(yùn)動(dòng)去除更多的材料。
[0082]通過將經(jīng)由兩個(gè)階段平滑后的那組相鄰內(nèi)偏移當(dāng)做導(dǎo)向輪廓并且使用導(dǎo)向輪廓中的每個(gè)凸圓弧的半徑加上步距作為倒圓半徑，階段II使已經(jīng)在第一階段平滑化的偏移平滑化。在兩個(gè)平滑化階段中生成的兩個(gè)或更多個(gè)倒圓圓弧以及這兩個(gè)或更多個(gè)倒圓圓弧之間的部分偏移形成窄區(qū)，如果該區(qū)是有效的，則其將保存在倒圓圓弧和窄區(qū)地圖中。如果某些部分偏移的窄區(qū)有效，其保留在偏移中，當(dāng)連接刀具路徑時(shí)，將用窄區(qū)內(nèi)生成的余擺線運(yùn)動(dòng)替換這些部分偏移。這些有效窄區(qū)被稱為余擺線區(qū)。如果另一部分偏移的窄區(qū)無效，則用第二階段倒圓圓弧替換該部分偏移。
[0083]有兩個(gè)條件確定窄區(qū)是否有效:a)窄區(qū)的第_■倒圓圓弧的具有兩個(gè)端點(diǎn)的底部線段的長度足夠大；以及b)窄區(qū)的“纖細(xì)(slim) ”比足夠小。“纖細(xì)”比被定義為窄區(qū)的高度除以底部線段的長度。窄區(qū)的高度可以是在窄區(qū)的部分偏移上的最遠(yuǎn)的點(diǎn)至底部區(qū)段之間的距離。通過去除這些無效窄區(qū)可以避免針對余擺線弧的長回拉空氣運(yùn)動(dòng)，并且因此節(jié)省機(jī)加工時(shí)間。
[0084]該第二平滑化階段有兩個(gè)目的:a)通過用更大的倒圓圓弧替換在該第一平滑化階段生成的倒圓圓弧提高該第一階段產(chǎn)生的平滑度；以及b)通過推遲創(chuàng)建窄區(qū)使窄區(qū)更大，直到下一組偏移。更大的窄區(qū)可以潛在地減少窄區(qū)內(nèi)的余擺線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗哂懈嗟目臻g來調(diào)節(jié)余擺線弧之間的步距以使其更接近最大允許值。該第二平滑化階段可能由于距型腔邊界最遠(yuǎn)的第一組平滑后的偏移而沒有完成，因?yàn)闆]有可用的導(dǎo)向輪廓。
[0085]圖11描繪了平滑偏移的細(xì)節(jié)。偏移1101是通過兩個(gè)階段平滑后的偏移，其在相鄰內(nèi)偏移中。偏移1102是通過兩個(gè)階段平滑后的外偏移。窄區(qū)1103保存在地圖中，而其他窄區(qū)(如窄區(qū)1104)被丟棄。窄區(qū)1103的底部線段是1105，并且窄區(qū)1103的高度是1106。圖5中的在圖11中的平滑后的偏移1101內(nèi)的兩個(gè)偏移520、521從這些偏移中被去除。
[0086]圖12展示了通過使圖5中的初始偏移平滑而生成的平滑后的偏移。具有圖12中所示的四組開放偏移1201、1202、1203、1204。具有圖12中所示的有四組閉合偏移1205、1206、1207、1208。
[0087]圖13展示了通過使圖5中的初始偏移平滑而生成的有效窄區(qū)，S卩，余擺線區(qū)。如圖12和圖13中所示，組1203、1205、1206通過余擺線區(qū)1301連接。此外，組或子型腔1205、1206通過余擺線區(qū)1302連接。
[0088]圖14在高級(jí)流程圖中展示了示例性平滑偏移程序1400。在該程序的第一部分，選擇距離型腔的邊界最遠(yuǎn)的一組偏移(步驟1402)。第二，設(shè)置平滑半徑，其中，該組包含使用MSR、或以其他方式使用PSR的距離型腔邊界最近的偏移(步驟1404)。第三，通過將當(dāng)前組偏移中的具有指定半徑的向內(nèi)偏移當(dāng)作偏移距離來使當(dāng)前組偏移平滑化，作為導(dǎo)向輪廓(步驟1406)。第四，該程序檢查是否制成平滑后的偏移(步驟1408)。如果制成了平滑后的偏移，則通過將一組相鄰內(nèi)平滑偏移當(dāng)作導(dǎo)向輪廓，使該組平滑后的偏移平滑化，并且窄區(qū)被存儲(chǔ)并從堆疊的偏移中去除(步驟1410)。如果沒有制成平滑后的偏移，選擇下一組在型腔的邊界附近的偏移(步驟1412)。然后，該程序進(jìn)行檢查，看是否還有更多的偏移(步驟1414)。如果沒有更多的偏移，則退出(步驟1416)。如果有更多的偏移，則在第二步驟再次開始(步驟1404)。
[0089]第三示例性實(shí)施例
[0090]本示例性實(shí)施例描述了如何連接平滑后的偏移及其附接余擺線區(qū)內(nèi)的余擺線運(yùn)動(dòng)以生成型腔的完整刀具路徑。在連接之前，平滑后的偏移將通過使用偏移的屬性被分組和分類，如偏移的相鄰關(guān)系，包含兩個(gè)相鄰閉合偏移、和/或開放或閉合偏移之間的關(guān)系。開放和閉合偏移可以單獨(dú)分組。針對僅包含開放偏移的每個(gè)開放組的分組從距離型腔邊界最遠(yuǎn)的未分組的偏移開始，如果其滿足:a)它們之間的最小距離等于步距；并且b)此相鄰的近偏移的所有相鄰的遠(yuǎn)偏移被現(xiàn)有組包含，則接著是其相鄰的近偏移。繼續(xù)該過程，直到相鄰的近偏移不可用。對開放組進(jìn)行分類可以基于該組中的第一偏移至型腔邊界的距離。距離型腔邊界的距離更大的組可以放在列表的前面并且可以提早連接。使用樹結(jié)構(gòu)管理在型腔或子型腔中的閉合偏移之間的連接順序。該樹的每個(gè)節(jié)點(diǎn)是一組閉合偏移，其中，每連續(xù)的兩個(gè)閉合偏移相鄰，并且外閉合偏移僅包含一個(gè)相鄰內(nèi)閉合偏移。該組中的最外面的閉合偏移放在該組的開始處。該樹的根節(jié)點(diǎn)包含最靠近型腔邊界的一組閉合偏移，并且該樹的更高的節(jié)點(diǎn)包含遠(yuǎn)偏移組。樹中的第一/最外面的偏移可以或可以不與另一個(gè)子型腔的開放偏移或最外面的偏移相鄰。按分組順序存儲(chǔ)所有子型腔。如圖12中所示，有四組開放偏移 1201、1202、1203、1204 以及四組閉合偏移 1205、1206、1207、1208。
[0091]圖15A至圖15C在高級(jí)流程圖中描繪了用于連接偏移的示例性程序。偏移連接從第一開放組中的第一開放偏移(如果其是可用的話)開始(步驟1502)。如果第一開放組不可用，例如，沒有指定進(jìn)入點(diǎn)或進(jìn)入點(diǎn)位于內(nèi)部子型腔中，則該程序可以從或者第一型腔的第一內(nèi)子型腔或者子型腔中的最里面的閉合偏移開始(步驟1516)。如果沒有未連接的子型腔，則結(jié)束該程序(步驟1517)。如果有未連接的子型腔，則該程序在子型腔的最里面的偏移中創(chuàng)建并且連接向外螺旋和余擺線運(yùn)動(dòng)(步驟1546)。如果第一開放組可用的，則該程序到達(dá)該組中的第一偏移(步驟1504)。如果那組中沒有第一偏移，則該程序到達(dá)下一個(gè)開放組(步驟1518)。如果該組中有第一偏移，則該程序在兩個(gè)偏移之間創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)連接移動(dòng)(步驟1506)。在開始連接之前，該偏移有待與其所有相鄰內(nèi)偏移按照分別對于線段或圓弧平行或同心的關(guān)系同步(步驟1508)。然后，該程序到達(dá)該偏移的開始元素(步驟1510)。如果沒有開始元素，則該程序到達(dá)該組中的下一個(gè)偏移(步驟1519)。通過同步，可以標(biāo)識(shí)當(dāng)前偏移上的元素是否在相鄰內(nèi)偏移上具有匹配的元素。具有不匹配元素的區(qū)是余擺線區(qū)，這些區(qū)是在第二實(shí)施例中生成的并且可以根據(jù)內(nèi)偏移上的相應(yīng)倒圓圓弧進(jìn)行提取。生成余擺線區(qū)內(nèi)的余擺線運(yùn)動(dòng)以替換本偏移上的所有不匹配元素(步驟1530)。如果元素匹配，則連接這些元素(步驟1520)并且然后該程序到達(dá)下一個(gè)元素(步驟1522)。
[0092]如果該余擺線區(qū)不是橋形余擺線區(qū)(見圖17)，則該程序到達(dá)下一個(gè)元素(步驟1522)。如果該余擺線區(qū)是橋形擺線區(qū)域，則該程序到達(dá)連接到橋形擺線區(qū)上的全部未連接的子型腔(步驟1532)。如果沒有未連接的子型腔，則該程序到達(dá)下一個(gè)元素(步驟1522)。如果有未連接的子型腔，則該橋?qū)ψ有颓贿M(jìn)行分類獲得連接順序(步驟1534)。然后，該程序到達(dá)子型腔(步驟1536)。如果沒有子型腔，則該程序到達(dá)下一個(gè)元素(步驟1522)。如果有子型腔，則該過程通過去除對應(yīng)于子型腔的最外面的偏移上的所觸及的PSA或MSA的所有倒圓圓弧來得到所有銳角頂點(diǎn)(步驟1540)。去除子型腔的內(nèi)偏移中的所有倒圓圓弧，這些圓弧對應(yīng)于橋形區(qū)的PSA或MSA，或者去除子型腔的匹配的最外面的偏移。因此，恢復(fù)銳角頂點(diǎn)。該程序創(chuàng)建了鏈接曲線，該曲線從PSA圓弧的中間點(diǎn)開始并且經(jīng)過所有頂點(diǎn)到達(dá)子型腔的最里面的偏移的中心(步驟1542)。制作從最外面的偏移上的PSA或MSA的中間點(diǎn)開始并且以外頂點(diǎn)到內(nèi)頂點(diǎn)、并且然后到最里面的偏移的中心的順序經(jīng)過所有這些頂點(diǎn)的鏈接曲線。通過將PSR或MSR用作余擺線弧的半徑，該過程創(chuàng)建余擺線運(yùn)動(dòng)并沿著鏈接曲線將其連接(步驟1544)。生成以PSR或MSR為半徑、沿著此鏈接曲線的余擺線運(yùn)動(dòng)并且將其連接到橋形余擺線運(yùn)動(dòng)。該程序在子型腔的最里面的偏移中創(chuàng)建并且連接向外螺旋和余擺線移動(dòng)(步驟1546)。此子型腔的偏移以從最里面到最外面的偏移的順序連接。先前制作的鏈接曲線用于連接兩個(gè)相鄰偏移，如圖18中所示。然后，該程序繼續(xù)進(jìn)行到達(dá)下一個(gè)開放組(步驟1518)。
[0093]圖16中展示了兩個(gè)同步的相鄰偏移、連接元素并且找出余擺線區(qū)。假設(shè)連接了平滑后的外偏移1631，點(diǎn)1602是偏移1631上的起點(diǎn)，并且刀具以逆時(shí)針方向移動(dòng)，從而元素1604是有待連接的第一運(yùn)動(dòng)。以逆時(shí)針方向在偏移1631上的從1604至1607的元素按順序直接連接，這些元素在平滑后的相鄰內(nèi)偏移1630上具有匹配的元素。偏移1631上的元素1608在偏移1630中沒有匹配的元素。相應(yīng)的倒圓圓弧1610可以從其先前的在偏移1631上的元素1607至偏移1630上的匹配元素1609、并且然后至偏移1630上的元素1610中找至IJ。通過在第二實(shí)施例中生成的倒圓圓弧和余擺線區(qū)地圖中搜索倒圓圓弧1610來提取余擺線區(qū)1615。在余擺線區(qū)1615中生成的余擺線運(yùn)動(dòng)1650將按順序并且以逆時(shí)針方向替換從1608至1613的元素。
[0094]由部分偏移和多個(gè)倒圓圓弧生成的某些余擺線區(qū)與多組開放偏移或子型腔連接。這種余擺線區(qū)被稱為橋形余擺線區(qū)1704并且被用作通過余擺線運(yùn)動(dòng)將刀具從一組偏移中的最外面的偏移引導(dǎo)至另一組偏移中的最外面的偏移的橋。刀具將通常不從橋形余擺線區(qū)移入開放組，因?yàn)閺钠溟_放端進(jìn)入一組開放偏移更好。通過使用平滑后的偏移中的哪個(gè)倒圓圓弧提取余擺線區(qū)來確定余擺線運(yùn)動(dòng)1702在橋形余擺線區(qū)1704中的開始位置1700。如圖17所示，當(dāng)?shù)撞坑鄶[線圓弧觸及到子型腔的最外面的偏移上的PSA或MSA1706之一時(shí)，余擺線運(yùn)動(dòng)停止。
[0095]當(dāng)橋形余擺線區(qū)1704連接至多組偏移時(shí)，連接每組偏移的順序由沿著橋形余擺線區(qū)1704的邊界從橋形余擺線區(qū)1704的開始端至所觸及的PSA或MSA 1706的中間點(diǎn)的長度確定。提早連接到余擺線的開始端長度較短的偏移組。
[0096]圖18描繪了用于連接相鄰偏移的示例性鏈接曲線1800、或連接曲線(見圖17)。連接曲線1800具有拐角頂點(diǎn)1802。橋形余擺線區(qū)1704可以用作通過余擺線運(yùn)動(dòng)將刀具從一組偏移中的最外面的偏移引導(dǎo)至另一組偏移中的最外面的偏移的橋。當(dāng)?shù)撞坑鄶[線弧1804觸及到子型腔的最外面偏移上的PSA或MSA 1706之一時(shí)，余擺線運(yùn)動(dòng)停止。
[0097]將在型腔或子型腔的內(nèi)偏移中生成向外螺旋的刀具運(yùn)動(dòng)1900，直到達(dá)到偏移，接著是在向外螺旋運(yùn)動(dòng)和最里面的偏移之間生成余擺線運(yùn)動(dòng)1902(步驟1546)，如圖19中所
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[0098]在連接附接余擺線區(qū)中的所有偏移和余擺線運(yùn)動(dòng)是遞歸程序。通過重復(fù)使用上述不同方法，自然地遍歷類型的運(yùn)動(dòng)。
[0099]圖20描繪了沿著示例性實(shí)施例的優(yōu)弧的螺旋移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，如果余擺線弧的弦是開放邊緣，則可能需要更多的運(yùn)動(dòng)在橋區(qū)的開始端去除第一余擺線弧內(nèi)的材料。如果該第一余擺線弧是劣弧，則常規(guī)同心向外螺旋運(yùn)動(dòng)2000足夠好。否則，也在圖20中的左圖中描繪的常規(guī)同心向外螺旋運(yùn)動(dòng)2000在沒有在材料內(nèi)開槽的情況下難以將刀具從拱形的開放邊引導(dǎo)進(jìn)內(nèi)部圓運(yùn)動(dòng)中。本實(shí)施例中的方法通過減少在圓弧的弦上的卸責(zé)率生成一簇非同心圓弧2002使得每個(gè)圓弧從開放弦開始以避免刀具開槽。
[0100]計(jì)算基于圓弧的余擺線運(yùn)動(dòng)會(huì)是容易的。然而，通過與基于橢圓弧的余擺線運(yùn)動(dòng)比較，在相同的最大刀具嚙合下總是需要更多的“循環(huán)”來去除相同的材料量，因?yàn)樵诎l(fā)生最大TEA的點(diǎn)處，相同的橢圓弧寬度比圓弧具有更小的曲率。針對相同的TEA，小曲率允許更大的步距，如圖21中所示?；跈E圓弧2100的余擺線運(yùn)動(dòng)在某些情況下用于縮短刀具路徑。當(dāng)機(jī)床沒有采用橢圓弧時(shí)，用三個(gè)圓弧替換橢圓弧。橢圓弧2100包括一個(gè)或多個(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng)2102。
[0101]在一個(gè)實(shí)施例中，余擺線運(yùn)動(dòng)可以是循環(huán)集合。在每次循環(huán)中，刀具進(jìn)入、切削并離開材料，接著是不切削任何材料的回拉移動(dòng)。這些回拉移動(dòng)浪費(fèi)了相當(dāng)多的時(shí)間。圖22描繪了交替余擺線運(yùn)動(dòng)2200并且展示了允許切削條件和支持曲折式余擺線運(yùn)動(dòng)的情境。
[0102]考慮的是可以對上述實(shí)施例的特定特征和方面作出各種組合和/或子組合，但仍然落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到這些披露的實(shí)施例的各種特征和方面可以相互結(jié)合或彼此替換以便形成本披露發(fā)明的各種模式。進(jìn)一步地，旨在于此通過舉例披露的本發(fā)明的范圍不應(yīng)由上述特定披露實(shí)施例所限制。
【權(quán)利要求】
1.一種銑削工件的型腔區(qū)域的方法，該方法包括: 計(jì)算一個(gè)倒圓圓弧半徑，其中，該倒圓圓弧半徑基于一個(gè)刀具嚙合角(TEA)的一個(gè)最大變化；以及 使至少一個(gè)偏移平滑化，其中，該平滑化基于以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):所計(jì)算的倒圓圓弧半徑和先前用一個(gè)步距計(jì)算的一個(gè)倒圓圓弧半徑。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，材料去除率(MRR)在銑削過程中不超過一個(gè)指定值，并且進(jìn)給率變化和TEA變化在一個(gè)可接受的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使至少一個(gè)偏移平滑化進(jìn)一步包括: 計(jì)算一個(gè)第一平滑化階段，其中，該第一平滑化階段包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):斷開一個(gè)偏移并且用該刀具嚙合具有顯著變化所在的倒圓替換一個(gè)部分偏移。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，使至少一個(gè)偏移平滑化進(jìn)一步包括: 計(jì)算一個(gè)第二平滑化階段，其中，該第二平滑化階段包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):找出由至少兩個(gè)或更多個(gè)倒圓圓弧和這些倒圓圓弧之間的部分偏移形成的至少一個(gè)窄區(qū)；去除由至少兩個(gè)或更多個(gè)倒圓圓弧和這些倒圓圓弧之間的部分偏移形成的至少一個(gè)窄區(qū)；以及生成由至少兩個(gè)或更多個(gè)倒圓圓弧和這些倒圓圓弧之間的部分偏移形成的至少一個(gè)窄區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括: 生成余擺線運(yùn)動(dòng)以替換這些部分偏移。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括: 在該至少一個(gè)窄區(qū)中連接偏移和所生成的余擺線運(yùn)動(dòng)，其中，該連接是按從該型腔區(qū)域的一個(gè)中心到該型腔區(qū)域的一個(gè)邊界的順序。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括: 生成輔助運(yùn)動(dòng)，其中，該輔助運(yùn)動(dòng)包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):進(jìn)入運(yùn)動(dòng)和退出運(yùn)動(dòng)。
8.—種設(shè)備,包括: 一個(gè)規(guī)劃模塊，其中，該規(guī)劃模塊包括一個(gè)處理模塊； 一個(gè)數(shù)字代碼生成器，其中，該數(shù)字代碼生成器被配置成用于接收來自該規(guī)劃模塊的指令；以及 一個(gè)機(jī)加工刀具，其中，該機(jī)加工刀具被配置成用于接收來自該數(shù)字代碼生成器的指令。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，該規(guī)劃模塊進(jìn)一步包括: 至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫，其中，該至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫被配置成用于包含關(guān)于以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)的信息:一個(gè)限定一個(gè)有待機(jī)加工的工件的一個(gè)型腔的特征；至少一個(gè)技術(shù)選項(xiàng)；以及至少一個(gè)輔助運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括: 一個(gè)用戶界面，其中，該用戶界面被配置成用于由一個(gè)用戶在該至少一個(gè)數(shù)據(jù)庫中選擇一個(gè)對象。
11.一種設(shè)備，包括: 一個(gè)具有可尋址存儲(chǔ)器的處理模塊，該處理模塊被配置成用于: 選擇一個(gè)有待機(jī)加工的工件的一個(gè)型腔特征； 創(chuàng)建至少一個(gè)輪廓線平行偏移，其中，該至少一個(gè)輪廓線平行偏移是從以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)創(chuàng)建的:該型腔特征的至少一個(gè)邊界和基于一個(gè)沃羅諾伊圖(VD)的一個(gè)偏移； 計(jì)算一個(gè)優(yōu)選平滑半徑(PSR)，其中，該P(yáng)SR是優(yōu)選平滑圓弧(PSA)的半徑； 標(biāo)識(shí)在該至少一個(gè)輪廓線平行偏移中的任何窄區(qū)； 用一個(gè)倒圓圓弧替換所標(biāo)識(shí)的窄區(qū)； 確定是否可以使這些偏移中的任一個(gè)平滑化，其中，如果沒有偏移可以被平滑化，該處理模塊結(jié)束一個(gè)過程，而如果可以使至少一個(gè)偏移平滑化，則繼續(xù)該過程；以及將每個(gè)偏移與至少一個(gè)鏈接運(yùn)動(dòng)連接。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，該處理模塊被進(jìn)一步配置成用于: 接收一個(gè)用戶的至少一個(gè)技術(shù)選項(xiàng)的一個(gè)輸入。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，通過將這些偏移中的任一個(gè)與該P(yáng)SA比較來確定這些偏移中的任一個(gè)是否足夠大，從而確定是否可以使這些偏移中的任一個(gè)平滑化。
14.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，該處理模塊被進(jìn)一步配置成用于: 將任何標(biāo)識(shí)的窄區(qū)存儲(chǔ)在一個(gè)倒圓圓弧和窄區(qū)地圖中。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，該處理模塊被進(jìn)一步配置成用于: 創(chuàng)建一個(gè)余擺線運(yùn)動(dòng)，其中，所創(chuàng)建的余擺線運(yùn)動(dòng)在所存儲(chǔ)的標(biāo)識(shí)窄區(qū)中。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所連接的每個(gè)偏移以一個(gè)進(jìn)入運(yùn)動(dòng)開始并且連接每個(gè)鄰近偏移直到所有偏移被遍歷。
17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，該處理模塊被進(jìn)一步配置成用于: 生成一個(gè)數(shù)字代碼。
18.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，該處理模塊被進(jìn)一步配置成用于: 生成輔助運(yùn)動(dòng)。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所生成的輔助運(yùn)動(dòng)是以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):進(jìn)入運(yùn)動(dòng)和退出運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G05B19/18GK104364722SQ201380027752
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】宋建平 申請人:德普技術(shù)公司