本申請是于2013年6月13日遞交的美國專利申請No.13/916,918的部分繼續(xù)申請，該美國專利申請是在2012年8月30日公開為美國公開專利申請No.2012/0221140、現(xiàn)在為美國專利No.8,489,224的、于2011年2月28日遞交的美國專利申請No.13/036,726的分案申請，該申請的公開內(nèi)容通過引用方式合并于本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于自動化工具路徑設(shè)計和計算機控制加工的系統(tǒng)和方法，以及由其生產(chǎn)的產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

各種用于自動化工具路徑設(shè)計和計算機控制加工的系統(tǒng)和方法是已知的。

發(fā)明概述

本發(fā)明尋求提供用于自動化工具路徑設(shè)計和計算機控制加工的改進的系統(tǒng)和方法以及由其生產(chǎn)的產(chǎn)品。

因此根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案提供了用于生成控制控制計算機數(shù)控銑床由具有Z軸的工件制作加工對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述加工對象被構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象，所述方法包括：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及選擇在沿著所述Z軸的多個高度處所述工件中的多個遞升切口的數(shù)量和在所述多個遞升切口中的每一個中切割的面積從而大體最小化在所述切割期間從所述工件去除的工件材料量，同時確保所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述內(nèi)限制表面與由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間。

因此根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案還提供了用于生成控制控制計算機數(shù)控銑床由具有Z軸的工件制作加工對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述加工對象被構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象，所述方法包括：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及是否在所述多個遞升切口中的每一個的每個高度處的給定位置切割所述工件的決策是在所述給定位置處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)。

因此根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進一步提供了用于生成控制控制計算機數(shù)控銑床由具有Z軸的工件制作加工對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述加工對象被構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象，所述方法包括：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及做出的關(guān)于所述多個遞升切口中的每一個在哪個高度的決策是在所述成品對象上的各位置處在所述給定高度處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)。

優(yōu)選地，所述函數(shù)是在所述給定高度處所述成品對象的最小斜坡的函數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案，還提供了采用計算機數(shù)控銑床加工具有Z軸的工件的方法，由所述工件制作加工對象，所述加工對象被構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象，所述方法包括：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及選擇在沿著所述Z軸的多個高度處所述工件中的多個遞升切口的數(shù)量和在所述多個遞升切口中的每一個中切割的面積從而大體最小化在所述切割期間從所述工件去除的工件材料量，同時確保所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述內(nèi)限制表面與由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及沿著工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了采用計算機數(shù)控銑床加工具有Z軸的工件的方法，由所述工件制作加工對象，所述加工對象被構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象，所述方法包括：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及是否在所述多個遞升切口中的每一個的每個高度處的給定位置切割所述工件的決策是在所述給定位置處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)；以及沿著工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的此外又一優(yōu)選的實施方案，更進一步提供了采用計算機數(shù)控銑床加工具有Z軸的工件的方法，由所述工件制作加工對象，所述加工對象被構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象，所述方法包括：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及做出的關(guān)于所述多個遞升切口中的每一個在哪個高度的決策是在所述成品對象上的各位置處在所述給定高度處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)；以及沿著工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，所述函數(shù)在所述給定高度處所述成品對象的最小斜坡的函數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述計算所述工具路徑包括：將所述多個遞升切口中的每一個的高度選為最大高度，這確保在該高度切割的每個所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述內(nèi)限制表面與由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間。

優(yōu)選地，所述計算所述工具路徑包括：選擇是否在所述多個遞升切口中的每一個的每個高度處的給定位置切割所述工件。另外地或者可替代地，所述計算所述工具路徑包括：選擇在所述多個遞升切口中的每個的每個高度處的給定位置處所述切口的寬度。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述工具路徑包括至少初始工具路徑部分，該初始工具路徑部分限定了具有垂直壁的初始切口，其后是至少一個工具路徑部分，該至少一個工具路徑部分將所述初始切口的所述垂直壁進一步加工成多個階式垂直壁，所述多個階式垂直壁一起限定鄰近所述初始切口定位且對應(yīng)于所述多個遞升切口的所述多個表面部分中的每個處的所述垂直斜坡。

優(yōu)選地，所述計算所述計算機數(shù)控銑床的所述工具路徑包括：計算全部沿著表征臺階向前邊緣壁與臺階下底面的交叉的曲線稠密分布的方位上相互分離的點的集合的臺階的高度。另外地，所述計算方位上相互分離的點的集合的臺階的高度包括：對于所述點的集合中的每一個點，繪制虛擬垂直線，平行于所述Z軸而延伸穿過所述點且在扇形曲線交叉點處與所述扇形表面交叉；確定對應(yīng)于所述方位上相互分離的點的集合中的任一點的扇形曲線交叉點的最低高度；以及將所述臺階的所述高度選為對應(yīng)于所述方位上相互分離的點的集合中的任一點的扇形曲線交叉點的所述最低高度。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，用于生成控制計算機數(shù)控銑床的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法還包括：在所述臺階的所述高度處取垂直于所述Z軸的穿過所述工件的虛擬切片；確定在所述高度處所述虛擬垂直線上的點與所述扇形表面之間的法向距離；以及如果所述點的集合中的所述一個的所述法向距離小于預(yù)定扇形容差，則將所述點的集合中的所述一個指定為“良好切割”點。

根據(jù)本發(fā)明的此外又一優(yōu)選實施方案，甚至進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床由工件制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述方法包括：確定所述計算機數(shù)控銑床的可用主軸功率；利用計算機自動選擇切口的最大深度和寬度，切口的最大深度和寬度是所述計算機數(shù)控銑床的至少所述可用主軸功率的函數(shù)；以及相對于所述工件配置工具的工具路徑，其中所述工具路徑包括多個工具路徑層，所述多個工具路徑層的最大厚度和切口寬度對應(yīng)于所述最大深度和切口寬度。

根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案，此外進一步提供了采用計算機數(shù)控銑床加工工件的方法，所述方法包括：確定所述計算機數(shù)控銑床的可用主軸功率；利用計算機自動選擇切口的最大深度和寬度，切口的最大深度和寬度是所述計算機數(shù)控銑床的至少所述可用主軸功率的函數(shù)；相對于所述工件配置工具的工具路徑，其中所述工具路徑包括多個工具路徑層，所述多個工具路徑層的最大厚度和切口寬度對應(yīng)于所述最大深度和切口寬度；以及沿著工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，該方法還包括改變作為所述可用主軸功率的函數(shù)的所述銑床的至少一個附加參數(shù)。另外地，所述銑床的所述至少一個附加參數(shù)是進給速度和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)中的至少一項。

根據(jù)本發(fā)明的又有另外的優(yōu)選實施方案，又進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床由工件制作具有相對薄的壁的對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述方法包括：利用計算機自動選擇具有以下特性的工具路徑：初始地在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值下加工所述工件以在預(yù)期相對薄的壁的位置具有相對厚的壁；將所述相對厚的壁的高度減至所述預(yù)期相對薄的壁的預(yù)期高度；以及此后通過在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值下加工所述工件來減小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，還提供了一種用于生成控制計算機數(shù)控銑床由工件制作具有相對薄的壁的對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述方法包括：利用計算機自動選擇具有以下特性的工具路徑：初始地在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值下加工所述工件以在預(yù)期相對薄的壁的位置具有相對厚的壁；將所述相對厚的壁的高度減至所述預(yù)期相對薄的壁的預(yù)期高度；以及此后通過在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值下加工所述工件來減小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個；以及沿著工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，還提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述方法包括：確定用于所述計算機數(shù)控銑床的工具的工具懸突程度；利用計算機自動選擇作為所述工具懸突的函數(shù)的工具路徑，所述工具路徑具有以下特性：對于第一工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值的工具路徑；以及對于比所述第一工具懸突大的第二工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值的工具路徑，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個。

根據(jù)本發(fā)明的此外又一優(yōu)選的實施方案，更進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述方法包括：確定用于所述計算機數(shù)控銑床的工具的工具懸突程度；利用計算機自動選擇作為所述工具懸突的函數(shù)的工具路徑，所述工具路徑具有以下特性：對于第一工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值的工具路徑；以及對于比所述第一工具懸突大的第二工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值的工具路徑，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個；以及沿著工具路徑引導(dǎo)工具。

根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作具有半開區(qū)域的對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述方法包括：利用計算機來估計利用大致余擺線型工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第一加工時間；利用計算機來估計利用大致螺旋形工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第二加工時間；以及利用計算機來自動選擇具有較短加工時間的工具路徑類型。

根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作具有半開區(qū)域的對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述方法包括：利用計算機來估計利用大致余擺線型工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第一加工時間；利用計算機來估計利用大致螺旋形工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第二加工時間；以及利用計算機來自動選擇具有較短加工時間的工具路徑類型。

根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作具有半開區(qū)域的對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述方法包括：利用計算機來估計利用大致余擺線型工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第一加工時間；利用計算機來估計利用大致螺旋形工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第二加工時間；利用計算機來自動選擇具有較短加工時間的工具路徑類型；以及沿著具有較短加工時間的工具路徑類型來引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，所述大致螺旋形工具路徑的特征在于其包括：特征在于加工閉合區(qū)域的初始螺旋形工具路徑部分，所述閉合區(qū)域包含在所述半開區(qū)域內(nèi)且具有將其至少一側(cè)與所述半開區(qū)域的開口邊緣分開的相對厚的壁；以及多個工具路徑，其適合于去除所述相對厚的壁。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述多個工具路徑適合于在所述厚壁中切割出相互間隔開的相對窄的通道，從而限定多個厚壁段且此后去除所述多個厚壁段。另外地，所述多個工具路徑包括適合于去除所述多個厚壁段的螺旋工具路徑。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選實施方案，更進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述對象具有在其兩端開口的通道并且包括中間最窄部分，所述方法包括：利用計算機自動選擇具有第一和第二工具路徑部分的工具路徑類型，第一和第二工具路徑部分中的每個開始于所述通道的不同的開口端，所述第一和第二工具路徑部分在所述中間最窄部分處會和。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，還提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述對象具有在其兩端開口的通道并且包括中間最窄部分，所述方法包括：利用計算機自動選擇具有第一和第二工具路徑部分的工具路徑類型，第一和第二工具路徑部分中的每個開始于所述通道的不同的開口端，所述第一和第二工具路徑部分在所述中間最窄部分處會和；以及沿著所述第一和第二工具路徑部分引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，又進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述制作涉及到以至少第一和第二不同最大切口深度切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度，所述方法包括：利用計算機，自動選擇具有對應(yīng)的切割寬度、切割速度和切割進給的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路徑，所述第二最大值中的至少一個大于所述第一最大值中的對應(yīng)一個。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，更進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述制作涉及到以至少第一和第二不同最大切口深度切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度，所述方法包括：利用計算機，自動選擇具有對應(yīng)的切割寬度、切割速度和切割進給的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路徑，所述第二最大值中的至少一個大于所述第一最大值中的對應(yīng)一個；以及沿著至少第一和第二工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，所述自動選擇包括調(diào)節(jié)切割寬度、切割速度和切割進給的所述第一和第二最大值以確保銑削工具經(jīng)受的機械負荷處于大致恒定的優(yōu)化值。

根據(jù)本發(fā)明的又有進一步優(yōu)選的實施方案，另外進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，其中所述對象的制作涉及到計算需要沿著可選重定位路徑在它們之間進行重定位的工具的多個工具路徑，所述方法包括：利用計算機來估計用于第一重定位路徑的第一重定位時間，所述第一重定位路徑包括在工件上方的間隙平面內(nèi)行進；利用計算機來估計用于第二重定位路徑的第二重定位時間，所述第二重定位路徑不包括在所述間隙平面內(nèi)的工具行進；以及利用計算機自動選擇具有最短重定位時間的重定位路徑。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，其中所述對象的制作涉及到計算需要沿著可選重定位路徑在它們之間進行重定位的工具的多個工具路徑，所述方法包括：利用計算機來估計用于第一重定位路徑的第一重定位時間，所述第一重定位路徑包括在工件上方的間隙平面內(nèi)行進；利用計算機來估計用于第二重定位路徑的第二重定位時間，所述第二重定位路徑不包括在所述間隙平面內(nèi)的工具行進；利用計算機自動選擇具有最短重定位時間的重定位路徑；以及沿著具有最短重定位時間的重定位路徑來引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的又有另外的優(yōu)選實施方案，所述第二重定位路徑由所述計算機基于最短重定位時間從不包括在所述間隙平面內(nèi)的工具行進的多個可能的重定位路徑中自動選擇。另外地，所述多個重定位路徑包括需要所述工具提高的重定位路徑以及不需要所述工具提高的重定位路徑。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，還提供了一種用于生成控制計算機數(shù)控銑床由具有Z軸的工件制作加工對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)裝置，所述加工對象被構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象，所述裝置包括工具路徑配置引擎，所述工具路徑配置引擎運行以用于：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及選擇在沿著所述Z軸的多個高度處所述工件中的多個遞升切口的數(shù)量和在所述多個遞升切口中的每一個中切割的面積從而大體最小化在所述切割期間從所述工件去除的工件材料量，同時確保所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述內(nèi)限制表面與由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床由具有Z軸的工件制作加工對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述加工對象被構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象，所述裝置包括工具路徑配置引擎，所述工具路徑配置引擎運行以用于：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及是否在所述多個遞升切口中的每一個的每個高度處的給定位置切割所述工件的決策是在所述給定位置處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，更進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床由具有Z軸的工件制作加工對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，所述加工對象被構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象，所述裝置包括工具路徑配置引擎，所述工具路徑配置引擎運行以用于：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及做出的關(guān)于所述多個遞升切口中的每一個在哪個高度的決策是在所述成品對象上的各位置處在所述給定高度處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)。

優(yōu)選地，所述函數(shù)在所述給定高度處所述成品對象的最小斜坡的函數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了由具有Z軸的工件制作的加工對象的計算機數(shù)控銑床，所述加工對象構(gòu)造為利于后續(xù)精加工為成品對象，所述計算機數(shù)控銑床包括控制器，所述控制器可操作以用于：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及選擇在沿著所述Z軸的多個高度處所述工件中的多個遞升切口的數(shù)量和在所述多個遞升切口中的每一個中切割的面積從而大體最小化在所述切割期間從所述工件去除的工件材料量，同時確保所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述內(nèi)限制表面與由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及沿著所述工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，此外進一步提供了由具有Z軸的工件制作的加工對象的計算機數(shù)控銑床，所述加工對象構(gòu)造為利于后續(xù)精加工為成品對象，所述計算機數(shù)控銑床包括控制器，所述控制器可操作以用于：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及是否在所述多個遞升切口中的每一個的每個高度處的給定位置切割所述工件的決策是在所述給定位置處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)；以及沿著所述工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的又有另外的優(yōu)選實施方案，更進一步提供了由具有Z軸的工件制作的加工對象的計算機數(shù)控銑床，所述加工對象構(gòu)造為利于后續(xù)精加工為成品對象，所述計算機數(shù)控銑床包括控制器，所述控制器可操作以用于：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及做出的關(guān)于所述多個遞升切口中的每一個在哪個高度的決策是在所述成品對象上的各位置處在所述給定高度處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)；以及沿著工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，所述函數(shù)在所述給定高度處所述成品對象的最小斜坡的函數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述計算所述工具路徑包括：將所述多個遞升切口中的每一個的高度選為最大高度，這確保在該高度切割的每個所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述內(nèi)限制表面與由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間。

優(yōu)選地，所述計算所述工具路徑包括：選擇是否在所述多個遞升切口中的每一個的每個高度處的給定位置切割所述工件。另外地或者可替代地，所述計算所述工具路徑包括：選擇在所述多個遞升切口中的每個的每個高度處的給定位置處所述切口的寬度。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述工具路徑包括至少初始工具路徑部分，該初始工具路徑部分限定了具有垂直壁的初始切口，其后是至少一個工具路徑部分，該至少一個工具路徑部分將所述初始切口的所述垂直壁進一步加工成多個階式垂直壁，所述多個階式垂直壁一起限定鄰近所述初始切口定位且對應(yīng)于所述多個遞升切口的所述多個表面部分中的每個處的所述垂直斜坡。

優(yōu)選地，所述計算所述計算機數(shù)控銑床的所述工具路徑包括：計算全部沿著表征臺階向前邊緣壁與臺階下底面的交叉的曲線稠密分布的方位上相互分離的點的集合的臺階的高度。另外地，所述計算方位上相互分離的點的集合的臺階的高度包括：對于所述點的集合中的每一個點，繪制虛擬垂直線，平行于所述Z軸而延伸穿過所述點且在扇形曲線交叉點處與所述扇形表面交叉；確定對應(yīng)于所述方位上相互分離的點的集合中的任一點的扇形曲線交叉點的最低高度；以及將所述臺階的所述高度選為對應(yīng)于所述方位上相互分離的點的集合中的任一點的扇形曲線交叉點的所述最低高度。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述計算所述工具路徑還包括：在所述臺階的所述高度處取垂直于所述Z軸的穿過所述工件的虛擬切片；確定在所述高度處所述虛擬垂直線上的點與所述扇形表面之間的法向距離；以及如果所述點的集合中的所述一個的所述法向距離小于預(yù)定扇形容差，則將所述點的集合中的所述一個指定為“良好切割”點。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，更進一步提供了生成用于控制計算機數(shù)控銑床由工件制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)裝置，所述裝置包括工具路徑配置引擎，所述工具路徑配置引擎可操作以用于：確定所述計算機數(shù)控銑床的可用主軸功率；利用計算機自動選擇切口的最大深度和寬度，切口的最大深度和寬度是所述計算機數(shù)控銑床的至少所述可用主軸功率的函數(shù)；以及相對于所述工件配置工具的工具路徑，其中所述工具路徑包括多個工具路徑層，所述多個工具路徑層的最大厚度和切口寬度對應(yīng)于所述最大深度和切口寬度。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，還提供包括控制器的計算機數(shù)控銑床，所述控制器可操作用于：確定所述計算機數(shù)控銑床的可用主軸功率；自動選擇切口的最大深度和寬度，切口的最大深度和寬度是所述計算機數(shù)控銑床的至少所述可用主軸功率的函數(shù)；相對于所述工件配置工具的工具路徑，其中所述工具路徑包括多個工具路徑層，所述多個工具路徑層的最大厚度和切口寬度對應(yīng)于所述最大深度和切口寬度；以及沿著工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，自動選擇還包括改變作為所述可用主軸功率的函數(shù)的所述銑床的至少一個附加參數(shù)。另外地，所述銑床的所述至少一個附加參數(shù)是進給速度和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)中的至少一項。

根據(jù)本發(fā)明的又有另外的優(yōu)選實施方案，又進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床由工件制作具有相對薄的壁的對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)裝置，所述裝置包括工具路徑配置引擎，所述工具路徑配置引擎可操作以用于：利用計算機自動選擇具有以下特性的工具路徑：初始地在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值下加工所述工件以在預(yù)期相對薄的壁的位置具有相對厚的壁；將所述相對厚的壁的高度減至所述預(yù)期相對薄的壁的預(yù)期高度；以及此后通過在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值下加工所述工件來減小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了用于由工件制作具有相對薄的壁的對象的計算機數(shù)控銑床，所述計算機數(shù)控銑床包括控制器，所述控制器可操作以用于：自動選擇具有以下特性的工具路徑：初始地在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值下加工所述工件以在預(yù)期相對薄的壁的位置具有相對厚的壁；將所述相對厚的壁的高度減至所述預(yù)期相對薄的壁的預(yù)期高度；以及此后通過在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值下加工所述工件來減小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個；以及沿著所述工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，還提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)裝置，所述裝置包括工具路徑配置引擎，所述工具路徑配置引擎可操作以用于：確定用于所述計算機數(shù)控銑床的工具的工具懸突程度；利用計算機自動選擇作為所述工具懸突的函數(shù)的工具路徑，所述工具路徑具有以下特性：對于第一工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值的工具路徑；以及對于比所述第一工具懸突大的第二工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值的工具路徑，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了用于加工工件的計算機數(shù)控銑床，所述計算機數(shù)控銑床包括控制器，所述控制器可操作以用于：確定用于所述計算機數(shù)控銑床的工具的工具懸突程度；自動選擇作為所述工具懸突的函數(shù)的工具路徑，所述工具路徑具有以下特性：對于第一工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值的工具路徑；以及對于比所述第一工具懸突大的第二工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值的工具路徑，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個；以及沿著所述工具路徑引導(dǎo)工具。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作具有半開區(qū)域的對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)裝置，所述裝置包括工具路徑配置引擎，所述工具路徑配置引擎可操作以用于：利用計算機來估計利用大致余擺線型工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第一加工時間；利用計算機來估計利用大致螺旋形工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第二加工時間；以及利用計算機來自動選擇具有較短加工時間的工具路徑類型。

根據(jù)本發(fā)明的又有另外的優(yōu)選的實施方案，進一步提供了用于由工件制作具有半開區(qū)域的對象的計算機數(shù)控銑床，所述計算機數(shù)控銑床包括控制器，所述控制器可操作以用于：估計利用大致余擺線型工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第一加工時間；估計利用大致螺旋形工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第二加工時間；以及自動選擇具有較短加工時間的工具路徑類型；以及沿著具有較短加工時間的工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，所述大致螺旋形工具路徑的特征在于其包括：特征在于加工閉合區(qū)域的初始螺旋形工具路徑部分，所述閉合區(qū)域包含在所述半開區(qū)域內(nèi)且具有將其至少一側(cè)與所述半開區(qū)域的開口邊緣分開的相對厚的壁；以及多個工具路徑，其適合于去除所述相對厚的壁。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述多個工具路徑適合于在所述厚壁中切割出相互間隔開的相對窄的通道，從而限定多個厚壁段且此后去除所述多個厚壁段。另外地，所述多個工具路徑包括適合于去除所述多個厚壁段的螺旋工具路徑。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，更進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)裝置，所述對象具有在其兩端開口的通道并且包括中間最窄部分，所述裝置包括工具路徑配置引擎，所述工具路徑配置引擎可操作以用于：利用計算機自動選擇具有第一和第二工具路徑部分的工具路徑類型，第一和第二工具路徑部分中的每個開始于所述通道的不同的開口端，所述第一和第二工具路徑部分在所述中間最窄部分處會和。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，還提供了用于加工工件以制作對象的計算機數(shù)控銑床，所述對象具有在其兩端開口的通道并且包括中間最窄部分，所述計算機數(shù)控銑床包括控制器，所述控制器可操作以用于：自動選擇具有第一和第二工具路徑部分的工具路徑類型，第一和第二工具路徑部分中的每個開始于所述通道的不同的開口端，所述第一和第二工具路徑部分在所述中間最窄部分處會和；以及沿著第一和第二工具路徑部分引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，又進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)裝置，所述制作涉及到以至少第一和第二不同最大切口深度切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度，所述裝置包括工具路徑配置引擎，所述工具路徑配置引擎可操作以用于：利用計算機，自動選擇具有對應(yīng)的切割寬度、切割速度和切割進給的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路徑，所述第二最大值中的至少一個大于所述第一最大值中的對應(yīng)一個。

根據(jù)本發(fā)明的又有另一優(yōu)選的實施方案，更進一步提供了用于加工工件以制作對象的計算機數(shù)控銑床，所述制作涉及到以至少第一和第二不同最大切口深度切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度，所述計算機數(shù)控銑床包括控制器，所述控制器可操作以用于：自動選擇具有對應(yīng)的切割寬度、切割速度和切割進給的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路徑，所述第二最大值中的至少一個大于所述第一最大值中的對應(yīng)一個；以及沿著至少第一和第二工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，所述自動選擇包括調(diào)節(jié)切割寬度、切割速度和切割進給的所述第一和第二最大值以確保銑削工具經(jīng)受的機械負荷處于大致恒定的優(yōu)化值。

根據(jù)本發(fā)明的又有另外的優(yōu)選的實施方案，又進一步提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)裝置，所述對象的制作涉及到計算需要沿著可選重定位路徑在它們之間進行重定位的工具的多個工具路徑，所述裝置包括工具路徑配置引擎，所述工具路徑配置引擎可操作以用于：利用計算機來估計用于第一重定位路徑的第一重定位時間，所述第一重定位路徑包括在工件上方的間隙平面內(nèi)行進；利用計算機來估計用于第二重定位路徑的第二重定位時間，所述第二重定位路徑不包括在所述間隙平面內(nèi)的工具行進；以及利用計算機自動選擇具有最短重定位時間的重定位路徑。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了用于加工工件以制作對象的計算機數(shù)控銑床，其中所述對象的制作涉及到計算需要沿著可選重定位路徑在它們之間進行重定位的工具的多個工具路徑，所述計算機數(shù)控銑床包括控制器，所述控制器可操作以用于：估計用于第一重定位路徑的第一重定位時間，所述第一重定位路徑包括在工件上方的間隙平面內(nèi)行進；估計用于第二重定位路徑的第二重定位時間，所述第二重定位路徑不包括在所述間隙平面內(nèi)的工具行進；自動選擇具有最短重定位時間的重定位路徑；以及沿著具有最短重定位時間的重定位路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述第二重定位路徑由所述計算機基于最短重定位時間從不包括在所述間隙平面內(nèi)的工具行進的多個可能的重定位路徑中自動選擇。另外地，所述多個重定位路徑包括需要所述工具提高的重定位路徑以及不需要所述工具提高的重定位路徑。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，還提供了利用計算機數(shù)控銑床通過如下操作由具有Z軸的工件制作的加工對象，所述加工對象構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及選擇在沿著所述Z軸的多個高度處所述工件中的多個遞升切口的數(shù)量和在所述多個遞升切口中的每一個中切割的面積從而大體最小化在所述切割期間從所述工件去除的工件材料量，同時確保所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述內(nèi)限制表面與由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及沿著工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的又另一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了利用計算機數(shù)控銑床通過如下操作由具有Z軸的工件制作的加工對象，所述加工對象構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及是否在所述多個遞升切口中的每一個的每個高度處的給定位置切割所述工件的決策是在所述給定位置處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)；以及沿著工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，又進一步提供了利用計算機數(shù)控銑床通過如下操作由具有Z軸的工件制作的加工對象，所述加工對象構(gòu)造為利于后續(xù)精加工成成品對象：限定所述成品對象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及做出的關(guān)于所述多個遞升切口中的每一個在哪個高度的決策是在所述成品對象上的各位置處在所述給定高度處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)；以及沿著工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，所述函數(shù)在所述給定高度處所述成品對象的最小斜坡的函數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案，所述計算所述工具路徑包括：將所述多個遞升切口中的每一個的高度選為最大高度，這確保在該高度切割的每個所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述內(nèi)限制表面與由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間。

優(yōu)選地，所述計算所述工具路徑包括：選擇是否在所述多個遞升切口中的每一個的每個高度處的給定位置切割所述工件。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案，所述計算所述工具路徑包括：選擇在所述多個遞升切口中的每個的每個高度處的給定位置處所述切口的寬度。

優(yōu)選地，所述工具路徑包括至少初始工具路徑部分，該初始工具路徑部分限定了具有垂直壁的初始切口，其后是至少一個工具路徑部分，該至少一個工具路徑部分將所述初始切口的所述垂直壁進一步加工成多個階式垂直壁，所述多個階式垂直壁一起限定鄰近所述初始切口定位且對應(yīng)于所述多個遞升切口的所述多個表面部分中的每個處的所述垂直斜坡。

優(yōu)選地，所述計算所述計算機數(shù)控銑床的所述工具路徑包括：計算全部沿著表征臺階向前邊緣壁與臺階下底面的交叉的曲線稠密分布的方位上相互分離的點的集合的臺階的高度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案，所述計算方位上相互分離的點的集合的臺階的高度包括：對于所述點的集合中的每一個點，繪制虛擬垂直線，平行于所述Z軸而延伸穿過所述點且在扇形曲線交叉點處與所述扇形表面交叉；確定對應(yīng)于所述方位上相互分離的點的集合中的任一點的扇形曲線交叉點的最低高度；以及將所述臺階的所述高度選為對應(yīng)于所述方位上相互分離的點的集合中的任一點的扇形曲線交叉點的所述最低高度。

優(yōu)選地，所述計算所述工具路徑還包括：在所述臺階的所述高度處取垂直于所述Z軸的穿過所述工件的虛擬切片；確定在所述高度處所述虛擬垂直線上的點與所述扇形表面之間的法向距離；以及如果所述點的集合中的所述一個的所述法向距離小于預(yù)定扇形容差，則將所述點的集合中的所述一個指定為“良好切割”點。

根據(jù)本發(fā)明的又另一優(yōu)選的實施方案，更進一步提供了利用計算機數(shù)控銑床通過如下操作由工件制作的加工對象：確定所述計算機數(shù)控銑床的可用主軸功率；自動選擇切口的最大深度和寬度，切口的最大深度和寬度是所述計算機數(shù)控銑床的至少所述可用主軸功率的函數(shù)；相對于所述工件配置工具的工具路徑，其中所述工具路徑包括多個工具路徑層，所述多個工具路徑層的最大厚度和切口寬度對應(yīng)于所述最大深度和切口寬度；以及沿著所述工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，自動選擇還包括改變作為所述可用主軸功率的函數(shù)的所述銑床的至少一個附加參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述銑床的所述至少一個附加參數(shù)是進給速度和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)中的至少一項。

根據(jù)本發(fā)明的又另一優(yōu)選的實施方案，又進一步提供了利用計算機數(shù)控銑床通過如下操作由工件制作的具有相對薄的壁的加工對象：自動選擇具有以下特性的工具路徑：初始地在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值下加工所述工件以在預(yù)期相對薄的壁的位置具有相對厚的壁；將所述相對厚的壁的高度減至所述預(yù)期相對薄的壁的預(yù)期高度；以及此后通過在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值下加工所述工件來減小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個；以及沿著所述工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方案，還提供了利用計算機數(shù)控銑床通過如下操作由工件加工的加工對象：確定用于所述計算機數(shù)控銑床的工具的工具懸突程度；自動選擇作為所述工具懸突的函數(shù)的工具路徑，所述工具路徑具有以下特性：對于第一工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值的工具路徑；對于比所述第一工具懸突大的第二工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值的工具路徑，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個；以及沿著所述工具路徑引導(dǎo)所述工具。

根據(jù)本發(fā)明的又另一優(yōu)選的實施方案，進一步提供了利用計算機數(shù)控銑床通過如下操作由工件制作的具有半開區(qū)域的加工對象：估計利用大致余擺線型工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第一加工時間；估計利用大致螺旋形工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第二加工時間；自動選擇具有較短加工時間的工具路徑類型；以及沿著具有較短加工時間的所述工具路徑類型引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，所述大致螺旋形工具路徑的特征在于其包括：特征在于加工閉合區(qū)域的初始螺旋形工具路徑部分，所述閉合區(qū)域包含在所述半開區(qū)域內(nèi)且具有將其至少一側(cè)與所述半開區(qū)域的開口邊緣分開的相對厚的壁；以及多個工具路徑，其適合于去除所述相對厚的壁。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述多個工具路徑適合于在所述厚壁中切割出相互間隔開的相對窄的通道，從而限定多個厚壁段且此后去除所述多個厚壁段。另外，所述多個工具路徑包括適合于去除所述多個厚壁段的螺旋工具路徑。

根據(jù)本發(fā)明的又另一優(yōu)選的實施方案，又進一步提供了利用計算機數(shù)控銑床通過如下操作制作的加工對象，所述加工對象具有在其兩端開口的通道以及包括中間最窄部分：自動選擇具有第一和第二工具路徑部分的工具路徑類型，第一和第二工具路徑部分中的每個開始于所述通道的不同的開口端，所述第一和第二工具路徑部分在所述中間最窄部分處會和；以及沿著所述第一和第二工具路徑部分引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的又另外的優(yōu)選的實施方案，更進一步提供了利用計算機數(shù)控銑床通過如下操作制作的加工對象，該加工對象的制作涉及到以至少第一和第二不同最大切口深度切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度：自動選擇具有對應(yīng)的切割寬度、切割速度和切割進給的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路徑，所述第二最大值中的至少一個大于所述第一最大值中的對應(yīng)一個；以及沿著所述第一和第二工具路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案，所述自動選擇包括調(diào)節(jié)切割寬度、切割速度和切割進給的所述第一和第二最大值以確保銑削工具經(jīng)受的機械負荷處于大致恒定的優(yōu)化值。

根據(jù)本發(fā)明的又另一優(yōu)選的實施方案，還提供了利用計算機數(shù)控銑床通過如下操作制作的加工對象，所述加工對象的制作涉及到計算需要沿著可選重定位路徑在它們之間進行重定位的工具的多個工具路徑：估計用于第一重定位路徑的第一重定位時間，所述第一重定位路徑包括在工件上方的間隙平面內(nèi)行進；估計用于第二重定位路徑的第二重定位時間，所述第二重定位路徑不包括在所述間隙平面內(nèi)的工具行進；自動選擇具有最短重定位時間的重定位路徑；以及沿著具有最短重定位時間的重定位路徑引導(dǎo)計算機控制的加工工具。

優(yōu)選地，第二重定位路徑由所述計算機基于最短重定位時間從不包括在所述間隙平面內(nèi)的工具行進的多個可能的重定位路徑中自動選擇。另外，多個重定位路徑包括需要所述工具提高的重定位路徑以及不需要所述工具提高的重定位路徑。

附圖說明

根據(jù)結(jié)合附圖給出的下面的發(fā)明詳述，將理解和領(lǐng)域本發(fā)明，在附圖中：

圖1A-1S-2一起是有助于理解本發(fā)明的一系列簡化圖示；

圖2A-2L-2一起是有助于理解本發(fā)明的另一系列簡化圖示；

圖3A-3D是示出本發(fā)明的一些方面的簡化屏幕截圖；

圖4A和4B是在圖1A-1S-2和圖2A-2L-S中的某些圖更一般地圖示的功能的細節(jié)的簡化圖示；

圖5是工件、根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案由工件形成的加工對象以及由加工對象生產(chǎn)的成品對象的簡化圖示；

圖6是圖5的加工對象的簡化注釋繪圖，以剖面放大形式示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的在兩個方位上相互分離的位置上的成品對象表面、偏差表面和扇形表面輪廓；

圖7是圖5的工件的簡化繪圖，示出了其中初始的二維深度切口，還放大示出了圖6的對應(yīng)放大圖上疊加的切口；

圖8是在圖7中示出的初始切口之后的圖5的工件的簡化俯視圖，并且示出了優(yōu)選地用來根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案實現(xiàn)該切口的工具路徑；

圖9A,9B和9C是疊加在圖6的放大圖中的對應(yīng)的注釋剖面圖上的圖7和圖8的工件的簡化剖面圖，并且分別示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的第一遞升切口、第二遞升切口和第三遞升切口的計算的要素；

圖10A和10B是圖7-9A的工件的簡化剖面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的第一遞升切口；

圖10C是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的在圖10A和10B遭土石的遞升切口之后的圖7-9A的工件的部分的簡化俯視圖；

圖11A和11B是圖7-9B的工件的簡化剖面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的第二遞升切口；

圖11C是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的在圖11A和11B中的圖示的遞升切口之后的圖7-9B的工件的部分的簡化俯視圖；

圖12A和12B是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案示出第一遞升切口的圖7-9C的工件的簡化剖面圖；

圖12C是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的在圖12A和12B中所示的遞升切口之后圖7-9C的工件的部分的簡化俯視圖；

圖13是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的作為可用主軸功率的函數(shù)的軸向切口深度和步距的示例性選擇的簡化的部分符號化的、部分繪圖的圖示；

圖14是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案用于加工具有薄壁的對象的工具路徑的簡化繪圖；

圖15是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案作為工具懸突的函數(shù)的變化的步距的簡化的部分符號化的、部分繪圖的圖示；

圖16是根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案的加工功能的簡化繪圖圖示；

圖17是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的用于加工具有沙漏型通道的對象的工具路徑的簡化繪圖圖示；

圖18是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的基于用于最大切割深度的最優(yōu)切割條件而計算出的用于加工對象的工具路徑和基于以小于最大切割深度的深度切割而優(yōu)化的修正后切割條件計算出的用于涉及到以小于最大切割深度切割的切割部分的工具路徑的簡化繪圖圖示；以及

圖19A，19B和19C是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的三個替代工具重定位從一個工具路徑的末尾移至同一套件(pocket)中的后續(xù)工具路徑的開始的簡化圖示。

發(fā)明詳述

本發(fā)明涉及用于生成控制又原材料制作對象的計算機數(shù)控(CNC)機器的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法的各個方面，采用上述命令的加工原材料的方法的各個方面，用于生成上述命令的自動化計算機實現(xiàn)裝置，可操作以利用上述命令由原材料制作對象的數(shù)控機器，以及利用上述命令制作的對象。

下面結(jié)合一系列圖描述本發(fā)明的各個方面，這一系列圖初始地圖示出待制作對象的實施例、對象在待加工原材料上的模擬上覆以及通過根據(jù)本發(fā)明生成的命令而產(chǎn)生的加工步驟序列。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)悟的是，雖然圖示了順序的加工步驟，但是本發(fā)明不限于加工方法，而是可如上所述的延伸至命令的生成、生成命令的裝置、將命令運載出的裝置以及由其產(chǎn)生的結(jié)果。

術(shù)語“計算”通篇用于指代產(chǎn)生用于原材料的特定區(qū)域的加工的加工步驟序列的命令的生成。定義“計算”、“運算”及其計算具有對應(yīng)的含義。

圖1A和1B是作為根據(jù)本發(fā)明制作的對象的實施例的對象100的相應(yīng)的繪圖和俯視圖。對象100的構(gòu)造被選擇來圖示說明本發(fā)明的各個特定特征。值得注意的是，可以根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案來制作能夠又常規(guī)的3軸CNC加工工具加工的任何適合的三維對象。

如圖1A和圖1B所看到的，對象100被視為具有大致平面底部102，從該底部延伸出五個凸起，此處由附圖標(biāo)記104,106,108,110和112來指示。圖1C示出了被對象100的輪廓覆蓋的原材料114。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，利用本發(fā)明的用于生成控制計算機數(shù)控機器的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法，工具路徑設(shè)計者訪問標(biāo)準(zhǔn)CAD格式的對象100的CAD圖，標(biāo)準(zhǔn)CAD格式諸如他從菜單中選擇了要用于制作對象100的具體加工工具并且選擇用來實施制作對象所需的每項加工功能具體旋轉(zhuǎn)切割工具。

為簡化原因，圖示的對象100被選為能夠由單一加工函數(shù)制作的對象，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)悟到本發(fā)明的適用性不限于能夠由單一加工函數(shù)制作的對象。

工具路徑設(shè)計者然后定義要用于制作對象100的原材料的幾何結(jié)構(gòu)。這可以通過本發(fā)明的自動化計算機實現(xiàn)裝置來自動完成或者通過工具路徑設(shè)計者手動完成。然后，工具路徑設(shè)計者規(guī)定構(gòu)成原材料的材料，例如718。本發(fā)明使用工具路徑設(shè)計者對加工工具、旋轉(zhuǎn)切割工具和材料的選擇，基于加工工具、旋轉(zhuǎn)切割工具和材料的特性來計算各種操作參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，一系列顯示屏用來為工具路徑設(shè)計者提供顯示，指示各種操作參數(shù)，諸如最小和最大表面切割速度、最小和最大屑厚度、最小和最大進給速度、最小和最大主軸轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)切割工具與工件之間的最小和最大嚙合角、軸向切割深度、加工攻擊性水平。該一系列顯示屏的實施例在圖3A-3D中給出。

工具路徑設(shè)計者被給出改變一些參數(shù)的有限的范圍，諸如尤其是加工攻擊性水平。優(yōu)選地，工具路徑設(shè)計者還可以指示系統(tǒng)選擇例如實現(xiàn)加工時間、施以切割工具上的磨損、加工成本或其任意組合的最優(yōu)化的參數(shù)。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)域到，雖然對于上文所述的一些操作參數(shù)向工具路徑設(shè)計者顯示了值的范圍，但是本發(fā)明還針對要采用的全部操作參數(shù)來計算最優(yōu)操作值。

一旦出現(xiàn)在諸如圖3A-3D的顯示屏的屏幕上的全部參數(shù)被最終確定，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案來計算用于加工工件的工具路徑。下面參照在圖示出在原材料114中工具路徑的實際進展的圖1A-1S-2來描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的工具路徑的計算。

本發(fā)明的特定的特征在于，遞歸地計算工具路徑，由此對于工件的初始區(qū)域初始地計算工具路徑的第一工具路徑段，此后對于工件的其余區(qū)域的初始區(qū)域類似地計算工具路徑的后續(xù)順序的工具路徑段。類似地計算另外的后續(xù)順序的工具路徑段，直到已經(jīng)計算出用于將整個工件加工成期望對象的工具路徑。

初始地，計算具有覆蓋在原材料上的對象100的輪廓且具有等于切口的指定軸向深度的深度的原材料的第一截面。該截面示意性地圖示在圖1D中且由附圖標(biāo)記116來指代。截面116的特征在于具有外邊界118和分別對應(yīng)于截面116的深度處的凸起104，106，108，110和112的截面的多個島部105，107，109，111和113。應(yīng)領(lǐng)悟到，島部105，107，109，111和113在外部偏離凸起104，106，108，110和112的截面一通常比旋轉(zhuǎn)切割工具的半徑略大的距離，由此當(dāng)加工環(huán)繞島部的工具路徑時，留下窄的精整寬度在隨后的階段進行精加工。

應(yīng)當(dāng)領(lǐng)悟到，截面116的軸向深度構(gòu)成了作為對象100的加工中的第一階段的第一步降。在通篇，術(shù)語“步降(step down)”用來描述在恒定深度處的單一加工階段。如圖1C所示，對象100的完全加工需要對應(yīng)于截面119和120的兩個額外的搜索。因此，在計算出截面116之后，計算對應(yīng)于截面119和120的第二步降和此后的第三步降。優(yōu)選地，后續(xù)步降之間的垂直距離大致在旋轉(zhuǎn)切割工具的直徑的1倍與4倍之間。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，初始地在截面116中自動確定加工區(qū)域。優(yōu)選地，存在三種類型的加工區(qū)域，這些加工區(qū)域按它們的外部邊界的特性被分類。在通篇，通過旋轉(zhuǎn)切割工具從區(qū)域外按照旋轉(zhuǎn)切割工具的水平進展所能達到區(qū)域的區(qū)域的邊界的段稱為“開放邊緣”。全部其他邊界段在通篇稱為“閉合邊緣”。

三種類型的加工區(qū)域分類如下：

類型I-特征在于區(qū)域的整個外部邊界由開放邊緣構(gòu)成的開放區(qū)域；

類型II-特征在于區(qū)域的外部邊界由開放邊緣和閉合邊緣兩者構(gòu)成的半開區(qū)域；

類型III-特征在于區(qū)域的整個外部邊界僅由閉合邊緣構(gòu)成的閉合區(qū)域；

優(yōu)選地，計算要用于加工區(qū)域的工具路徑包括一個或多個工具路徑段，其中每個工具路徑段是收斂螺旋工具路徑段、余擺線狀工具路徑段以及發(fā)散螺旋工具路徑段。一般地，當(dāng)加工類型I區(qū)域時，收斂螺旋工具路徑段是優(yōu)選的，當(dāng)加工類型II區(qū)域時，余擺線狀工具路徑段是優(yōu)選的，而當(dāng)加工類型III區(qū)域時，發(fā)散螺旋工具路徑是優(yōu)選的。

術(shù)語“余擺線狀”在通篇用于表示余擺線工具路徑或者其變型例，其保持彎曲的切割路徑和返回路徑，返回路徑可以是彎曲的或大致筆直的。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，對于大致類似的平均步距(stepover)，與余擺線狀工具路徑段的加工相比，螺旋工具路徑段的加工在每單位時間去除的材料量方面通常更加高效。因此，本發(fā)明尋求最大化螺旋工具路徑段加工的面積。

計算以加工類型I區(qū)域的收斂螺旋工具路徑段優(yōu)選地是從區(qū)域的內(nèi)邊界到內(nèi)輪廓向內(nèi)成螺旋形的工具路徑段。內(nèi)部輪廓優(yōu)選地計算如下：

在類型I區(qū)域的外邊界內(nèi)沒有島部的情況下，內(nèi)輪廓優(yōu)選地計算成具有通常小于切割工具的半徑的半徑并且以區(qū)域面積的中心為中心的小圓。

在類型I區(qū)域的外邊界內(nèi)存在一個島部并且類型I區(qū)域的一個島部和外邊界之間的最短距離比旋轉(zhuǎn)切割工具的直徑的選定部分長的情況下，內(nèi)輪廓優(yōu)選地計算為大致與島部的外邊界并排；以及

在如下情況下：

在類型I區(qū)域的外邊界內(nèi)存在一個島部且單個島部與類型I的外邊界之間的最短距離比旋轉(zhuǎn)切割工具的直徑的選定部分短；或者

在類型I區(qū)域的外邊界內(nèi)存在多于一個的島部，

則內(nèi)輪廓優(yōu)選地計算為在內(nèi)部偏離區(qū)域的外邊界一大致等于旋轉(zhuǎn)切割工具的1.5半徑的距離的輪廓。

一旦計算出內(nèi)輪廓，自動核驗內(nèi)輪廓不自相交。在內(nèi)輪廓確實在一個或多個位置處自相交的情況下，優(yōu)選地在每個這樣的自相交附近確定瓶頸。如果瓶頸不與島部重疊，則優(yōu)選地在每個這樣的瓶頸處計算分離通道。分離通道優(yōu)選地將區(qū)域劃分成兩個類型I區(qū)域，這兩個類型I區(qū)域又單獨的收斂螺旋工具路徑段彼此獨立地加工。如果瓶頸確實與島部重疊，則內(nèi)輪廓優(yōu)選地被重新計算以便在內(nèi)部偏離外邊界大體原始偏差的一半。該過程重復(fù)，直至計算出不自相交的內(nèi)輪廓為止。

本發(fā)明的特定特征在于，從區(qū)域的外邊界到內(nèi)輪廓向內(nèi)成螺旋形的收斂螺旋工具路徑段被計算為“形態(tài)螺旋”。術(shù)語“形態(tài)螺旋”在通篇用來表示隨著螺旋工具路徑段在一個邊界或輪廓與第二邊界或輪廓之間成螺旋而使得一個邊界或輪廓的幾何形狀逐漸形態(tài)化成第二邊界或輪廓的幾何形狀的螺旋工具路徑段。雖然各種形態(tài)化方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，但是本發(fā)明尋求實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的特定的形態(tài)化方法，如下文所描述。

本發(fā)明的另一特定特征在于，在工具路徑段中一直采用的切割工具的嚙合角不固定，而是可以在工具路徑段的路線上在預(yù)定最小嚙合角和最大嚙合角之間變化。這種嚙合角的變化允許在工具路徑段的路線上改變步距，并且因此使得工具路徑段能夠在兩個通常不相似的幾何形狀之間形態(tài)化。術(shù)語“步距”在通篇用來指代螺旋工具路徑段的順序環(huán)之間的距離。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)悟到，通過采用形態(tài)化螺旋工具路徑段所達到的切割工具效率通常顯著大于通過采用余擺線狀工具路徑段所達到的切割工具效率。還將領(lǐng)悟到，在適當(dāng)情況下，大體接近最大嚙合角的嚙合角是優(yōu)選的。

雖然理解到在工具路徑段路線上采用變化的嚙合角會具有由于對切割工具的變化的機械負荷和屑薄化導(dǎo)致的增加工具的磨損的不利影響，但是本發(fā)明的特定特征是，通過自動地、動態(tài)地調(diào)節(jié)進給速度而對應(yīng)于變化的嚙合角，大體補償該不利影響。本發(fā)明的另一特定特征在于，在工具路徑段的路線上嚙合角逐漸變化，從而防止切割工具負荷的突然和急劇的變化，并且因此進一步降低切割工具的過度磨損。

現(xiàn)在返回用于加工類型I區(qū)域的收斂螺旋工具路徑段的計算，一旦已經(jīng)計算出內(nèi)輪廓，在從區(qū)域的外邊界到內(nèi)輪廓向內(nèi)成螺旋形的收斂螺旋工具路徑段中包含的環(huán)的數(shù)量優(yōu)選地如圖4A所示那樣計算。

如圖4A所示，預(yù)定義密度的多個橋500各自從內(nèi)輪廓502拉伸到外邊界504。每個橋500的橋接點506初始地定義為橋500與外邊界504的相交點。最短橋的長度除以最大步距通常等于可包含在該螺旋工具路徑段中的環(huán)的最大數(shù)量。最長橋的長度除以最大步距通常等于必須包含在該螺旋工具路徑中的環(huán)的最大數(shù)量。如上文所述的，基于又工具路徑設(shè)計者提供的信息來確定最小嚙合角和最大嚙合角，所述角確定螺旋工具路徑段的最小步距和最大步距。

應(yīng)當(dāng)理解的是，在任意方向上距能夠由收斂螺旋工具路徑段加工的內(nèi)輪廓502的最遠距離是包含在收斂螺旋工具路徑段中的環(huán)數(shù)乘以最大步距。內(nèi)輪廓502與外邊界504之間的超過該距內(nèi)輪廓最遠距離的區(qū)域不能由收斂螺旋工具路徑段加工出，并且因此優(yōu)選地通過在收斂螺旋工具路徑段加工之前進行修剪來加工。在通篇，術(shù)語“修剪”用來定義不能由最優(yōu)螺旋工具路徑段加工的區(qū)域的加工面積的計算。典型地，修剪后面積在螺旋工具路徑段加工之前由余擺線狀工具路徑段加工出，或者通過加工將修剪后面積與區(qū)域的其余部分分離的分離通道以及隨后單獨通過螺旋工具路徑段加工分離的修剪面積。

在通篇，參數(shù)‘n’將用于指定包含在螺旋工具路徑段中的可能的環(huán)數(shù)，其中n是必須包含在螺旋工具路徑段中的最小環(huán)數(shù)和可以包含在該螺旋工具路徑段中的最大環(huán)數(shù)之間的數(shù)。

對于每個可能的n的值，加工外邊界504與內(nèi)輪廓502之間的區(qū)域所需的第一加工方法的第一工作時間是通過將加工螺旋工具路徑段所需的時間和加工確定在外邊界504與內(nèi)輪廓502之間的全部修剪區(qū)域所需的時間求和來計算出的，如上所述的。包含在螺旋工具路徑段中的最優(yōu)環(huán)數(shù)被選為第一計算工作時間最短的n值。

在內(nèi)輪廓被計算為以區(qū)域的面積的中心為中心的小圓的情況下，第二加工方法的第二工作時間通過將加工沿著連接外邊界到內(nèi)輪廓的最短橋延伸、進一步延伸貫通小圓且然后進一步沿著相對的橋延伸達到外邊界的相對段從而將區(qū)域劃分成兩個獨立的類型I區(qū)域的分離通道所需的工作時間和加工兩個獨立的類型I區(qū)域所需的工作時間求和來計算出的。在第二工作時間短于第一工作時間的情況下，第二加工方法優(yōu)選于第一加工方法。

一旦選擇了包含在收斂螺旋工具路徑段中的最優(yōu)環(huán)數(shù)，則修剪區(qū)域和用于去除修剪區(qū)域的工具路徑按如上所述那樣計算。隨后，由修剪區(qū)域限定的新的外邊界被計算，并且全部橋接點相應(yīng)地更新而定位在新的外邊界上。此后，如下計算螺旋工具路徑段的實際路徑：

初始地，第一橋52的橋接點510優(yōu)選地被選為螺旋工具路徑段514的第一螺旋點。第一橋512優(yōu)選地被選擇以最大化將切割工具移離其之前的位置所需的時間。螺旋工具路徑段514的可能的第二螺旋點被選為第二橋516上的點，從第一橋512沿著切割工具的順行方向緊鄰第一橋512，該點沿著第二橋516距第二橋516的橋接點517的距離為第二橋516的長度除以包含在工具路徑段514中的剩余環(huán)數(shù)。

對于可能的第二螺旋點，計算出切割工具通過遵從從第一螺旋點510到可能的第二螺旋點的螺旋工具路徑段514而嚙合材料的嚙合角。在計算的嚙合角在預(yù)定最小嚙合角與最大嚙合角之間的情況下，將可能的第二螺旋點選為第二螺旋點518，并且在第一螺旋點510與第二螺旋點518之間的新的線性子段520被添加到螺旋工具路徑段514。

在嚙合角小于預(yù)定最小嚙合角的情況下，對于計的嚙合角大致等于預(yù)定最小嚙合角的第二螺旋點執(zhí)行二進制搜索。在可能的第二螺旋點與第二橋516上的距第二橋516的橋接點517距離為最大步距的點之間執(zhí)行二進制搜索。一旦發(fā)現(xiàn)第二螺旋點518，第一螺旋點510與第二螺旋點518之間的新的線性子段520被添加到螺旋工具路徑段514。

在嚙合角大于預(yù)定最大嚙合角的情況下，對于計算的嚙合角大致等于預(yù)定最大嚙合角的第二螺旋點執(zhí)行二進制搜索。在第二橋516的橋接點517與可能的第二螺旋點之間執(zhí)行二進制搜索。一旦發(fā)現(xiàn)第二螺旋點518，則第一螺旋點510與第二螺旋點518之間的新的線性子段520被添加到螺旋工具路徑段514。

在新的線性子段520與區(qū)域的內(nèi)輪廓502相交的情況下，螺旋工具路徑段514終止于相交點，可能產(chǎn)生大體鄰近內(nèi)輪廓502的一個或動感單獨的未加工殘留區(qū)域。對于每個這樣的單獨殘留區(qū)域，如果單獨殘留面積的尺寸大于預(yù)定小尺寸，則它被計算為由余擺線狀工具路徑段加工。

在新的線性子段520與島部交叉的情況下，螺旋工具路徑段514的計算終止于相交點，計算壕溝以便在相交點處開始并且繞過島部。尚未計算出工具路徑的區(qū)域的其余部分被指定為待單獨計算的新的類型I區(qū)域。

術(shù)語“壕溝”在通篇用于指代余擺線狀工具路徑段，其加工出大致鄰近島部而繞過島部的通道，從而將島部與需要加工的材料的其余部分分離。壕溝的寬度優(yōu)選地至少為切割工具的半徑的2.5倍，優(yōu)選地至多為切割工具的半徑的4倍。然而，這些值是預(yù)定義的，它們可以由工具路徑設(shè)計者修改。本發(fā)明的特定特征在于，繞著島部加工壕溝可操作以創(chuàng)建與原始區(qū)域相同類型的殘留區(qū)域。當(dāng)加工因此通常能夠由通常比余擺線狀工具路徑段更高效的螺旋工具路徑段加工的類型I區(qū)域或類型III區(qū)域時，這是特定值。

另外，加工壕溝而繞過島部在防止加工區(qū)域的鄰近島部的兩個前部形成方面是有效的，這可能在兩個前部之間形成一個以上的長的窄的殘壁。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，窄的殘壁的形成是不期望的，因為加工它們會導(dǎo)致破壞切割工具和/或工件。

一旦已經(jīng)計算出第二螺旋點518，包含在工具路徑段514的其余部分中的剩余環(huán)數(shù)被更新。應(yīng)當(dāng)理解的是，剩余環(huán)數(shù)可以是混合數(shù)。分別計算螺旋工具路徑段514的其余部分的后續(xù)段，由此將第二螺旋點518指定為螺旋工具路徑段514的其余部分的新的第一點，并且從第二橋516沿切割工具的順行方向緊鄰第二橋516的橋530被指定為新的第二橋。另外地，第二螺旋點518被指定為第二橋516的新的橋接點，并且重新計算待加工的其余區(qū)域。

類型II區(qū)域的加工計算如下：

初始地，螺旋加工時間計算為加工鄰近類型II區(qū)域的全部閉合邊緣的分離通道所需的加工時間與通過收斂螺旋工具路徑段加工區(qū)域的其余區(qū)域所需的加工時間之和。另外，余擺線狀加工時間被計算為通過余擺線狀工具路徑段加工整個類型II區(qū)域所需的加工時間。如果螺旋加工時間短于余擺線狀加工時間，則分離通道被計算為鄰近區(qū)域的全部閉合邊緣，并且其余的分離區(qū)域被計算為由收斂螺旋工具路徑段來加工。如果螺旋加工時間長于余擺線狀加工時間，則余擺線狀工具路徑段計算如下：

區(qū)域的最長開放邊緣被選為區(qū)域的“前部”。區(qū)域的外邊界的其余部分被定義“阻擋邊界”。起始端被選為前部的兩端中的一端，由此當(dāng)沿著從起始端到相對端的前部加工時，將得到順銑工具路徑。

如圖4B所示，預(yù)定義密度的多個橋接線550各自從前部552朝向阻擋邊界554跨區(qū)域拉伸。每個橋550的橋接點556初始地定義為每個橋550與前部552的相交點。選擇起始端560和相對端562以使橋550沿切割工具的順行方向從起始端560到相對端562排序。用于加工鄰近前部552的具有大致等于最大步距的寬度的區(qū)域的單個開放的余擺線狀工具路徑段564是通過選擇每個橋550上的適合的點且按照起始端560與相對端562之間的橋接線550的順序互連適合點來計算的，如下：

初始地，起始端560優(yōu)選地選為單個余擺線狀工具路徑段564的第一點。余擺線狀工具路徑段564的可能的第二點被選為從第一點560沿切割工具的順行方向緊鄰第一點560的第一橋554上的點，該可能的第二點距第一橋的橋接點572的距離為最大步距和第一橋554的長度中的較大者。在圖示的圖4B的實施例中，可能的第二點被計算為處于第一橋572和阻擋邊界554的相交點574處。

對于可能的第二點，計算切割工具通過遵從從第一點到可能的第二點的切割工具路徑而嚙合材料的嚙合角。在計算的嚙合角在預(yù)定的最小嚙合角與最大嚙合角之間的情況下，可能的第二點被選為第二點，而第一點560與第二點之間的新的線性子段被添加到單個余擺線狀切割工具路徑段564。

在嚙合角小于預(yù)定的最小嚙合角的情況下，對于計算出的嚙合角大體等于預(yù)定的最小嚙合角的第二點執(zhí)行二進制搜索。在可能的第二點與第一橋554上的沿著第一橋554距第一橋554的橋接點572距離為最大步距與第一橋554的長度中的較大者的點之間執(zhí)行二進制搜索。一旦找到第二點，則第一點560與第二點之間的新的線性子段被添加到單個余擺線狀切割工具路徑段564。

在嚙合角大于預(yù)定的最大嚙合角的情況下，對于計算的嚙合角大體等于預(yù)定的最大嚙合角的第二點執(zhí)行二進制搜索。在第一橋554的橋接點572與可能的第二點之間執(zhí)行二進制搜索。一旦找到第二點，則第一點560與第二點之間的新的線性子段添加到單個余擺線狀切割工具路徑段564。

在圖4B所示的實施例中，相交點574被選為第二點，并且第一點560與第二點574之間的新的線性子段580添加到單個余擺線狀切割工具路徑段564。

隨后，單個余擺線狀切割工具路徑段564的其余部分的計算通過遞歸地執(zhí)行經(jīng)過排序橋550上上至選定的前部552的相對端562的適當(dāng)點的工具路徑子段的上述計算來實現(xiàn)。在單個余擺線狀切割工具路徑段564與島部交叉的情況下，單個余擺線狀切割工具路徑段564在單個余擺線狀切割工具路徑段564和島部的外邊界的交叉點處被修剪，從而產(chǎn)生單個余擺線狀切割工具路徑段564的兩個不相交的子段。這兩個子段然后沿著島部的朝向前部的外邊界的部分連接，該部分是閉合邊緣。

前述計算完成了用于加工類型II區(qū)域的對象的工具路徑段的計算。在此點，待加工的類型II區(qū)域的其余部分被計算，并且用于加工類型II區(qū)域的其余部分的工具路徑如上所述被遞歸地計算。應(yīng)當(dāng)理解，類型II區(qū)域的其余部分的加工需要將切割工具重定位到類型II區(qū)域的其余部分的前部的起始端。應(yīng)當(dāng)理解，重定位技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。

現(xiàn)在提到用于類型III區(qū)域的加工的工具路徑的計算，如上所述，當(dāng)加工類型III區(qū)域時，發(fā)散螺旋工具路徑是優(yōu)選的。被計算為加工類型III區(qū)域的發(fā)散螺旋工具路徑段是從最內(nèi)輪廓經(jīng)由多重嵌套內(nèi)輪廓到外邊界向外成螺旋形的工具路徑段。嵌套的內(nèi)輪廓計算如下：

第一嵌套內(nèi)輪廓計算為在內(nèi)部偏離區(qū)域的外邊界一大體等于切割工具的1.5半徑的距離的輪廓。然后，從第一嵌套內(nèi)輪廓向內(nèi)遞歸地計算額外的嵌套內(nèi)輪廓，每個嵌套的內(nèi)輪廓與在外部緊鄰其的嵌套的內(nèi)輪廓向內(nèi)間隔開大致等于旋轉(zhuǎn)切割工具的1.5半徑的距離。最后的嵌套的內(nèi)輪廓被計算為具有到輪廓上的至少一點比切割工具的1.5半徑近的中心區(qū)域的輪廓。從最后的嵌套內(nèi)輪廓向外，最內(nèi)輪廓計算為具有大致小于切割工具的半徑的半徑且以最后的嵌套內(nèi)偏移輪廓的中心區(qū)域為中心的小圓。

在最內(nèi)輪廓在島部的外邊界內(nèi)或者與島部的外邊界交叉的情況下，計算壕溝以繞過島部，并且最內(nèi)輪廓被重新計算為緊接在壕溝的外邊界之外，使得最內(nèi)輪廓不與任何其他島部交叉。注意的是，棄掉與任何島部的外邊界交叉的嵌套的內(nèi)輪廓。

一旦已經(jīng)計算出嵌套的內(nèi)輪廓，包含在將從最內(nèi)輪廓到最后的嵌套內(nèi)偏移輪廓向外成螺旋形的發(fā)散螺旋工具路徑段中包含的環(huán)數(shù)優(yōu)選地計算如下：

多個橋接線從最內(nèi)輪廓拉伸到在外部緊鄰其的下一內(nèi)偏移輪廓。每個橋的橋接點初始地定義為橋與最內(nèi)輪廓的交叉點。最短橋的長度除以最小步距提供了理論上能夠包含在發(fā)散螺旋工具路徑中的環(huán)數(shù)的理論最大值。最長橋的長度除以最大步距提供了加工最內(nèi)輪廓與下一內(nèi)偏移輪廓之間的整個區(qū)域所需的發(fā)散螺旋工具路徑段中所必須包含的環(huán)數(shù)的絕對最小值。

應(yīng)當(dāng)理解的是，在任意方向上距發(fā)散螺旋工具路徑段速所能達到的最內(nèi)輪廓的最遠距離是包含在發(fā)散螺旋工具路徑段中的環(huán)數(shù)乘以最大步距。最內(nèi)輪廓與下一內(nèi)偏移輪廓之間的超過該最遠距離的區(qū)域不能由發(fā)散螺旋工具路徑段來加工，并且優(yōu)選地通過在加工了發(fā)散螺旋工具路徑段之后進行修剪來加工。

在通篇，參數(shù)n用于指定包含在螺旋工具路徑段中的可能的環(huán)數(shù)，其中n是必須包含在螺旋工具路徑段中的最小環(huán)數(shù)與能夠包含在螺旋工具路徑段中的最大環(huán)數(shù)之間的數(shù)。

對于每個可能的n值，加工最內(nèi)輪廓與下一內(nèi)偏移輪廓之間的區(qū)域所需的工作時間是通過將加工螺旋工具路徑段所需的時間和加工如上所述被確定在最內(nèi)輪廓與下一內(nèi)偏離輪廓之間的全部修剪區(qū)域所需的時間進行求和來計算的。包含在螺旋工具路徑段中的最優(yōu)環(huán)值被選為計算工作時間最短的n的值。

一旦選擇了包含在工具路徑段中的環(huán)的最優(yōu)值，則計算螺旋工具路徑段的實際路徑。初始地，第一橋的橋接點優(yōu)選地被選為螺旋工具路徑段的起始螺旋點。第一橋優(yōu)選地被選擇以最小化將旋轉(zhuǎn)切割工具移離其先前位置所需的時間。螺旋工具路徑段的可能的第二螺旋點被計算為第二橋上的從第一橋起沿切割工具的順行方向緊鄰第一橋的點，該點距第二橋的橋接點的距離為第二橋的長度除以包含在工具路徑段中的剩余環(huán)數(shù)。

對于可能的第二螺旋點，計算切割工具通過遵從從第一螺旋點到可能的第二螺旋點的切割工具路徑而嚙合材料的嚙合角。在計算的嚙合角在預(yù)定的最小嚙合角與最大嚙合角之間的情況下，可能的第二螺旋點被選為第二螺旋點，并且將第一螺旋點與第二螺旋點之間的新的線性子段添加到螺旋切割工具路徑段。

在嚙合角小于預(yù)定的最小嚙合角的情況下，對于計算的嚙合角大致等于預(yù)定的最小嚙合角的第二螺旋點執(zhí)行二進制搜索。在可能的第二螺旋點與第二橋上的距第二橋的橋接點距離為最大步距的點之間執(zhí)行二進制搜索。一旦找到第二螺旋點，第一螺旋點與第二螺旋點之間的新的線性子段添加到螺旋工具路徑段。

在嚙合角大于預(yù)定的最大嚙合角的情況下，對于計算的嚙合角大致等于預(yù)定的最大嚙合角的第二螺旋點執(zhí)行二進制搜索。在第二橋的橋接點與可能的第二螺旋點之間執(zhí)行二進制搜索。一旦找到第二螺旋點，第一螺旋點與第二螺旋點之間的新的線性子段添加到螺旋工具路徑段。

在新的線性子段與島部交叉的情況下，螺旋工具路徑段的計算終止于交叉點，其中計算壕溝以開始并繞過島部。尚未計算工具路徑的區(qū)域的其余部分被指定為待單獨計算的新的類型III區(qū)域。

在新的線性子段與下一內(nèi)偏移輪廓交叉的情況下，計算發(fā)散螺旋工具路徑段的額外的環(huán)，并且額外環(huán)的位于下一內(nèi)偏移輪廓內(nèi)的部分限定了發(fā)散工具路徑段與下一內(nèi)偏移輪廓之間的一個以上的未計算殘留區(qū)域，該殘留區(qū)域分別計算為類型II區(qū)域，優(yōu)選地采用余擺線狀工具路徑段。額外環(huán)的在下一內(nèi)偏移輪廓內(nèi)的部分沿著下一內(nèi)偏移輪廓連接而形成連續(xù)環(huán)，該連續(xù)環(huán)是發(fā)散螺旋工具路徑段的最后的環(huán)。

一旦已經(jīng)計算出第二螺旋點，重新計算待包含在工具路徑段中的剩余環(huán)數(shù)，并且遞歸地計算螺旋切割工具路徑段的后續(xù)段，由此第二螺旋點被指定為螺旋工具路徑段的其余部分的新起始點，并且從第二橋起沿切割工具的順行方向緊鄰第二橋的橋被指定為新的第二橋。另外，第二螺旋點被指定為第二橋的新橋點，并且重新計算待加工的其余區(qū)域。

隨后，對于該區(qū)域的其余部分計算發(fā)散螺旋工具路徑的其余部分是通過遞歸地經(jīng)過最后的嵌套內(nèi)偏移輪廓與區(qū)域的外邊界之間的嵌套內(nèi)輪廓的后續(xù)連續(xù)對執(zhí)行發(fā)散螺旋工具路徑段的前述計算來實現(xiàn)的。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上文所述的工具路徑的全部計算產(chǎn)生了分段線性工具路徑。在分段線性工具路徑不適合由特定CNC機器加工特定工件的情況下，可以計算分段線性工具路徑的平滑近似。這些近似方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。

現(xiàn)在返回圖1D的圖示實施例，截面116初始地被確定為包括多個凸起的類型I區(qū)域。因此，在工件的外邊界與計算的內(nèi)輪廓之間計算發(fā)散螺旋工具路徑段，作為初始工具路徑段。計算優(yōu)選地以螺旋工具路徑段的計算開始，螺旋工具路徑短的計算從恰在截面116周邊外的選定位置開始。在該上下文中參考圖1E-1和圖1E-2，這些是相應(yīng)的被對象100的輪廓121覆蓋的原材料114的等距視圖和俯視圖，其中初始螺旋工具路徑段通常由附圖標(biāo)記122來指代。值得注意的是，螺旋工具路徑由實線來指示，其代表了旋轉(zhuǎn)切割工具的中心，其截面范圍由圖1E-2中的附圖標(biāo)記124來指示。選定位置，此處由附圖標(biāo)記126來指示，優(yōu)選地選擇以最小化將旋轉(zhuǎn)切割工具從其先前位置移離所需的時間。

在圖1E-1和圖1E-2所示的實施例中，初始工具路徑段是如上文所述計算的收斂螺旋段。如圖1E-1和圖1E-2所示，促使螺旋工具路徑段122最終在交叉點130處與島部105交叉，在該交叉點130處，螺旋工具路徑段122終止。如圖1F-1和圖1F-2所示，計算繞過島部105的壕溝132。

如圖1F-1和圖1F-2所示，壕溝132的內(nèi)邊界134被計算為大致與島部105的外邊界并排。將理解的是，在島部105與壕溝的內(nèi)邊界134之間保留了窄的偏差，這可以在后來階段進行精加工。壕溝132的外邊界135被計算為與內(nèi)邊界134偏移壕溝寬度。

如圖1F-1和圖1F-2所示，壕溝132的外邊界136在點138和139處與島部107交叉。因此，計算額外的壕溝140以繞過島部107，由此壕溝132和140接合而形成繞過島部105和107的一個連續(xù)壕溝。如圖1F-1和圖1F-2清楚地所示，初始螺旋工具路徑段122以及繞過島部105和107的后續(xù)壕溝132和140的組合限定了由附圖標(biāo)記142指代的新的類型I區(qū)域。

區(qū)域142包括多個島部109、111和113。如圖1F-1和圖1F-2清楚地所示，在區(qū)域142中檢測到瓶頸150。因此，如圖1G-1和1G-2所示，在瓶頸150的位置處計算分離通道152，其有效地將區(qū)域142劃分成由附圖標(biāo)記154和156指代的兩個獨立的類型I區(qū)域。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1H-1和1H-2，其中顯示，初始地，計算區(qū)域154的螺旋工具路徑段，同時延緩區(qū)域156的計算。如圖1H-1和1H-2所示，選擇起始點160并且螺旋工具路徑段162大致沿著區(qū)域154的外邊界從初始點160延伸，直到在交叉點164處與島部109交叉，在該交叉點處螺旋工具路徑段162終止。如圖1I-1和1I-2所示，計算繞過島部109的壕溝106。區(qū)域154的其余部分被確定由類型I區(qū)域，由附圖標(biāo)記170指代。

區(qū)域170包括島部111和113。如圖1I-1和1I-2清楚地所示，在區(qū)域170中檢測到瓶頸172。因此，如圖1J-1和1J-2所示，在瓶頸172的位置處計算分離通道174，有效地將區(qū)域170劃分成由附圖標(biāo)記176和178指代的兩個獨立的類型I區(qū)域。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到1K-1和1K-2，其顯示出，初始地，計算用于加工區(qū)域176的螺旋路徑，延緩區(qū)域178的計算。如圖1K-1和1K-2，所示，區(qū)域176不包括任何島部，因此計算收斂螺旋工具路徑段以加工區(qū)域176，區(qū)域176的內(nèi)邊界是半徑大致小于工具的半徑且以區(qū)域176的中心區(qū)域為中心的小圓177。

隨后，計算用于區(qū)域178的螺旋工具路徑段。如圖1L-1和1L-2所示，選擇起始點180，并且螺旋工具路徑段182大致沿著區(qū)域178的外邊界從初始點180延伸，直到在交叉點184處與島部111交叉，在該交叉點184處螺旋工具路徑段182終止。如圖1M-1和1M-2所示，計算繞過凸起110的壕溝186。

應(yīng)理解的是，在壕溝的外邊界別計算為緊接近包括壕溝的類型I區(qū)域的外邊界的情況下，計算壕溝的局部加寬以防止在壕溝與區(qū)域的外邊界之間形成窄的殘壁。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，窄的殘壁的形成是不期望的，因為加工它們會導(dǎo)致?lián)p壞切割工具和/或工件。

從圖1M-1和1M-1所看到的，壕溝186的外邊界被計算為緊接近區(qū)域178的外邊界。因此，壕溝186沿著窄的殘壁區(qū)域189局部加寬而達到區(qū)域178的外邊界，其中在沒有該加寬的情況下窄的殘壁將形成在壕溝186與區(qū)域178的外邊界之間。局部加寬的壕溝186將區(qū)域178劃分成由附圖標(biāo)記190和192指代的兩個獨立的類型I區(qū)域。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1N-1和1N-2，其顯示出，初始地，計算區(qū)域190，同時延緩區(qū)域192的計算。如圖1N-1和1N-2所示，確定由標(biāo)記196和198指代的區(qū)域190的兩個修剪區(qū)域。計算區(qū)域196和198，以便在通過螺旋工具路徑段加工區(qū)域190的其余部分之前，通過余擺線狀工具路徑段來加工。

區(qū)域190的其余部分不包括任何島部，因此計算收斂螺旋工具路徑段以加工區(qū)域190的其余部分，內(nèi)邊界是其半徑大致小于工具的半徑且以區(qū)域190的其余部分的中心區(qū)域為中心的小圓191。

隨后，計算用于區(qū)域192的螺旋工具路徑段。如圖1O-1和1O-2所示，通過修剪來確定由編輯哦i200指代的區(qū)域192的一個區(qū)域。計算區(qū)域200以便在螺旋工具路徑段加工區(qū)域192的其余部分之前由余擺線狀工具路徑段加工。

另外，如圖1P-1和1P-2所示，由標(biāo)記202知道的區(qū)域192的額外區(qū)域通過修剪來確定。然而，計算區(qū)域202將作為單獨的類型I區(qū)域被更高效地加工。因此，計算將區(qū)域192的其余部分劃分成由標(biāo)記202和214指代的兩個類型I區(qū)域的分離通道210。區(qū)域202不包括任何凸起，因此，如圖1Q-1和1Q-2所示，計算收斂螺旋工具路徑段以加工區(qū)域202，內(nèi)邊界是其半徑大致小于工具的半徑且以區(qū)域202的中心區(qū)域為中心的小圓213。

計算出加工分離通道210和加工作為類型I區(qū)域的區(qū)域202得到比通過余擺線狀工具路徑段對區(qū)域202的加工時間短的加工時間。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1R-1和1R-2，顯示出區(qū)域214包括一個島部113，該島部大致居中地定位在區(qū)域214內(nèi)。因此，計算收斂螺旋工具路徑段216以加工區(qū)域214，內(nèi)邊界大致與島部113的外周邊并排。如圖1R-2所示，螺旋工具路徑段216最終在交叉點218處與島部113交叉，在該點處螺旋工具路徑段216終止。應(yīng)當(dāng)理解，在加工段216之后，仍存在由余擺線狀工具路徑段加工的鄰近島部113的一個以上的類型II區(qū)域。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1S-1和1S-2，其中顯示出，計算區(qū)域156的加工。如圖1S-1和1S-2所示，通過修剪來確定由標(biāo)記230指代的區(qū)域156的修剪區(qū)。優(yōu)選地計算區(qū)域230以便由余擺線狀工具路徑段加工，然后計算區(qū)域156的其余部分以便由螺旋工具路徑段加工。

將理解的是，上述的計算構(gòu)成了用于作為加工對象100中的第一階段的第一步降的加工的工具路徑的計算。在通篇，術(shù)語“步降”用于描述恒定深度處的單一加工階段。如圖1C所示，對象100的完全加工需要三個步降。因此，隨后且類似于上述的計算，工具路徑設(shè)計者計算第二步降119的加工且此后計算第三步降120的加工，從而完成對象100的整體粗加工。優(yōu)選地，后續(xù)步降之間的垂直距離大致在切割工具直徑的1倍和4倍之間。

將理解的是，在工件粗加工之后，計算其余粗加工的額外階段，這減少了由于在對象100的斜面上一系列步降所產(chǎn)生的大的殘留臺階。

現(xiàn)在參考圖2A-2L-2，這些圖示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的另一工具路徑的計算。圖2A和2B分別是作為能夠根據(jù)本發(fā)明制作的對象的另一實施例的對象400的等距視圖和俯視圖。對象400的構(gòu)造被選擇以圖示出本發(fā)明的額外的各個特定特征。值得注意的是，可以根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案來制作能夠由常規(guī)3軸加工工具加工的任何適合的三維對象。

如圖2A和2B所看到的，看出對象400具有大致平面底部402，此處由附圖標(biāo)記404指代的一個凸起從平面底部402延伸出。圖2C示出了由對象400的截面420覆蓋的原材料410。截面420的特征在于具有外邊界422和在截面420的深度處對應(yīng)于凸起404的截面的島部405。

在圖2C所示的實施例中，截面420初始地被確定為包括一個島部405的類型III區(qū)域424。如上所述，在區(qū)域424與外邊界422與區(qū)域424的最內(nèi)輪廓之間計算多個嵌套的偏移輪廓。初始地計算最內(nèi)輪廓以與島部405的外邊界重疊。因此，如圖2D-2和2D-所示，計算壕溝428以繞過島部405，并且計算最內(nèi)輪廓430以在壕溝428的外邊界的緊鄰?fù)獠俊?/p>

如圖2D-1和2D-2所示，最內(nèi)輪廓430和在最內(nèi)輪廓430之外的嵌套的內(nèi)輪廓440限定了類型III區(qū)域442。如圖2E-1和2E-2所示，初始地計算發(fā)散工具路徑段442以在最內(nèi)輪廓430與嵌套的內(nèi)輪廓440之間向外成螺旋形，從容產(chǎn)生兩個殘留區(qū)域444和446。如圖2F-1和2F-2所示，計算殘留區(qū)域444以通過采用余擺線狀工具路徑段而作為類型II區(qū)域被加工。類似地，如圖2G-1和2G-2所示，計算殘留區(qū)域446以通過采用余擺線狀工具路徑段而作為類型II區(qū)域被加工。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2H-1和2H-2，顯示出計算發(fā)散螺旋工具路徑段以加工限定在嵌套的內(nèi)輪廓440與嵌套的內(nèi)輪廓450之間的類型III區(qū)域448。隨后，如圖2I-1和2I-2所示，類似地計算發(fā)散螺旋工具路徑段以加工限定在嵌套的內(nèi)輪廓450與嵌套的內(nèi)輪廓460之間的類型III區(qū)域452。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2J-1和2J-2，顯示出計算發(fā)散工具路徑段以加工限定在嵌套的內(nèi)輪廓460與外邊界422之間的類型III區(qū)域468，從而產(chǎn)生兩個殘留區(qū)域470和472。如圖2K-1和2K-2所示，計算殘留區(qū)域470以通過采用余擺線狀工具路徑段而作為類型II區(qū)域來加工。類似地，如圖2L-1和2L-2所示，計算殘留區(qū)域472以通過采用余擺線狀工具路徑段而作為類型II區(qū)域被加工，從而完成對象400的加工的計算。

現(xiàn)在參考圖5，該圖是初始工件600、根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案由工件形成的加工對象602和由加工對象生產(chǎn)的成品對象604的簡化組合繪圖和剖面圖。在圖示的實施方案中，初始工件600顯示為諸如例如工具鋼、模具鋼或鈦的金屬塊。加工對象602被看作粗加工對象，其利用在本發(fā)明范圍之外的技術(shù)來進行精加工而生產(chǎn)出成品對象604。

為簡化說明，在工件600中，在加工對象602中，以及在成品對象604中，定義了共同的垂直軸Z。

圖5的加工對象602典型特征在于，其是大致盤形對象，通常為非圓形對稱，且典型地具有非均勻斜面邊緣。

更具體地，參考圖示的加工對象602和成品對象604：

在沿著Z軸的至少給定高度處的邊緣的斜面構(gòu)造在沿著邊緣的不同方位的位置處變化；以及

邊緣的斜率在至少一個給定方位上在沿著Z軸的不同高度處變化。

將理解的是，可以根據(jù)本發(fā)明的實施方案來生產(chǎn)加工對象，其中僅存在這些特征中的僅一個或不存在這些特征中的任一個。為了說明的目的，已經(jīng)選擇了加工對象602和成品對象604的形狀來圖示這兩個特征。

下文參考圖6-12C描述的本發(fā)明的方法是用于生成控制計算機數(shù)控銑床由具有Z軸的工件制作加工對象的計算機實現(xiàn)系統(tǒng)和方法，加工對象被構(gòu)造為利于后續(xù)精加工為成品對象。圖示的該方法的實施方案包括以下步驟：

限定所述成品對象的表面；

限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；

限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及

計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：

所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及

選擇在沿著所述Z軸的多個高度處所述工件中的多個遞升切口的數(shù)量和在所述多個遞升切口中的每一個中切割的面積從而大體最小化在所述切割期間從所述工件去除的工件材料量，同時確保所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述內(nèi)限制表面與由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間。

在另一方面，該系統(tǒng)和方法提供以下：限定所述成品對象的表面；

限定所述成品對象的表面；

限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；

限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及

計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：

所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及

是否在所述多個遞升切口中的每一個的每個高度處的給定位置切割所述工件的決策是在所述給定位置處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)。

在另外的方面中，該方法和系統(tǒng)提供：

限定所述成品對象的表面；

限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品對象的所述表面之外且與所述成品對象的所述表面分隔開偏差距離，所述偏差表面限定了所述加工對象的內(nèi)限制表面；

限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且與所述偏差表面分隔開扇形距離，所述扇形表面限定所述加工對象的外限制表面；以及

計算用于在沿著所述Z軸的多個高度在所述工件中產(chǎn)生多個遞升切口的所述計算機數(shù)控銑床的工具路徑，所述工件中的所述多個遞升切口產(chǎn)生所述加工對象，其中：

所述加工對象的由所述多個遞升切口產(chǎn)生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述內(nèi)限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之間；以及

做出的關(guān)于所述多個遞升切口中的每一個在哪個高度的決策是在所述成品對象上的各位置處在所述給定高度處所述成品對象的要求非垂直斜坡的函數(shù)。

現(xiàn)在參考圖6，該圖是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的圖5的加工對象602的簡化注釋繪圖，在此處由字母A和B指代的截面放大中顯示出在分別由A和B指代的兩個在方位上相互分開的位置處的典型的成品對象表面、偏差表面和扇形表面輪廓。

圖6被注釋以顯示出三個相互平行的曲線：

第一曲線，此處指定為成品對象表面曲線610，其代表了通過在本發(fā)明范圍之外的精加工技術(shù)由加工對象602生產(chǎn)的成品對象的預(yù)期壁面；

第二曲線，此處指定為表面偏差曲線620，在三個維度上平行于成品對象表面曲線610，其代表了距成品對象表面曲線610的偏差距離，指示出在加工對象602上所必須保留而超過成品對象表面曲線610的材料的最小厚度；

第三曲線，此處指代為扇形表面曲線630，其在三個維度上平行于成品對象曲線610和表面偏差曲線620，其代表了距表面偏差曲線620的最大扇形距離，限定了在加工對象602上能夠保留而超過表面偏差曲線的金屬的最大厚度。

在典型的情況下，成品對象表面曲線610與表面偏差曲線620之間的分離度是幾毫米，且表面偏差曲線620與扇形表面曲線630之間的分離度是成品對象表面曲線610與表面偏差曲線620之間的分離度的10％至50％。扇形容差典型地是表面偏差曲線620與扇形表面曲線630之間的分離度的10％至30％。

成品對象表面曲線610典型地通過對象設(shè)計者來選擇。成品對象表面曲線610、表面偏差曲線620與扇形表面曲線630之間的分離度，以及扇形容差通常由計算機化工具路徑工藝師采用本發(fā)明的實施方案對計算機加工工具進行工具路徑編程來選擇。

計算機化工具路徑工藝師在選擇成品對象表面曲線610、表面偏差曲線620與扇形表面曲線630之間的前述分離度以及扇形容差時所使用的標(biāo)準(zhǔn)是公知的。

現(xiàn)在另外參考圖7，該圖是圖5的初始工件600的簡化繪圖圖，其中顯示出初始深切口650且還以A和B分別指定的放大部來顯示出疊加在工件600上的圖6的對應(yīng)的放大部A和B，具有初始深切口650。在圖示的實施方案中，初始深切口650是周向的，將意識到不一定是這種情況。

初始周向深切口650限定了深切口底面652、周向深切口邊緣壁面654以及交叉曲線656，該交叉曲線656代表了深切口底面652與周向深切口邊緣壁面654之間的交叉。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，一旦表面偏差曲線620和扇形表面曲線630已經(jīng)建立，則對于圖7所示的初始深切口650生成工具路徑。該工具路徑顯示在圖8中且由附圖標(biāo)記660指代。工件600的外側(cè)邊緣由附圖標(biāo)記680指代。

此后，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案，優(yōu)選地順序地且整體從由初始深切口650限定的深切口底面652向上，生成用于切入工件的邊緣壁654的切割步驟的工具路徑。這些整體向上的切口臺階在此稱為“遞升切口”且從圖7所示的工件變換成圖5的加工對象602。

現(xiàn)在在該背景下另外地參考圖9A、圖9B和圖9C，這些圖是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的疊加在具有深切口650的工件600上的圖6的相應(yīng)的放大部A和B中的尤其是對應(yīng)的注釋剖面圖的簡化剖面圖，因為它們出現(xiàn)在圖7和圖8中且分別顯示出第一、第二和第三遞升切口。

現(xiàn)在將參考圖9A詳細描述第一遞升切口的高度的計算的優(yōu)選方法：

初始地，對于由圖7和圖8所示的初始深切口650限定的、在底部652與邊緣壁654的交叉處全部沿著曲線656稠密分布的在方位上相互分離的點682的集合，第一臺階自計算初始深切口的底部的高度如下：

對于點682的集合中的每一個點，平行于Z軸且沿著邊緣壁654的虛擬垂直線684構(gòu)造為延伸穿過點682且在點686處與扇形表面曲線630交叉。交叉點686的高度被記錄；以及

對于全部沿著邊緣壁654的周向的點的集合中的每個點682，取虛擬垂直線684與扇形表面曲線630的交叉點686的高度；將其中全部中的交叉點的最低高度選為第一臺階高度且被確定為沿著線684的點且由附圖標(biāo)記688指代。沿著邊緣壁654的周向的全部點688延伸的曲線由附圖標(biāo)記689指代。

接著，沿著由邊緣壁654表示的初始深切口的周向的方位毗鄰區(qū)域?qū)⒁磺械椭劣牲c688表示的高度的判定實施如下：

在由點688表示的第一臺階高度處垂直于共同垂直軸線A穿過圖7、圖8、圖9A、圖9B和圖9C的工件取虛擬切片且虛擬切片顯示為在圖9A、圖9B和圖9C中指代為690的水平線；

確定在高度690處的點688與扇形表面曲線630之間的法向距離692；

如果距離692小于扇形容差，則點682被標(biāo)記為“良好切割”點，此處由圖10A的字母Y指代，其中扇形容差是預(yù)定值。否則，該點682被標(biāo)記為“無切口”點，此處由圖10A中的字母N指代。

一旦全部的點682已經(jīng)被分類為Y點或N點，如圖10A所看到的，則進行短“無切口”間隙消除工藝，其中小于預(yù)定數(shù)量的點(典型地為4個點)的“無切口”點682的序列被再分類為“良好切割”點，其中點的數(shù)量典型地在大的加工對象中為數(shù)萬個。圖10A指示出該短的“無切口”間隙及其再分類，圖10B示出了再分類的點序列。

對于至少4個毗鄰的“良好切割”點的每個序列，方位切割區(qū)域700被定義為如圖10C所示，并且對于至少4個毗鄰的“無切口”點的每個序列，方位非切割區(qū)域702被定義為如圖10C所示。

將理解的是，在指示對應(yīng)于圖10B中的每個“良好切割”點682的切割區(qū)域700的寬度的、在由水平線690表示的高度處垂直于Z軸的平面中的切割深度是通過曲線689與由水平線690限定的平面與偏差表面620的交叉之間的分離度來確定的。由水平線690限定的平面與偏差表面620的交叉是由附圖標(biāo)記720指代的曲線且限定了第二臺階向前邊緣壁722的底部和位于高度690處的第一臺階底面724的邊緣。

進一步理解的是，切割區(qū)域700優(yōu)選地別加工為半開區(qū)域，如上文參考圖4B所描述的。

現(xiàn)在將參考圖9B詳細描述第二遞升切口的高度的計算：

初始地，對于全部沿著曲線720稠密地分布的在方位上相互分離的點732的集合計算臺階距第一臺階底面724的高度如下，該高度表示第二臺階的高度，曲線720表示第二臺階邊緣壁722與第一臺階底面724的交叉，如圖9B和9C所示：

對于點732的集合中的每一個點，平行于Z軸且沿著第二臺階邊緣壁722的虛擬垂直線734被構(gòu)造為延伸穿過點732且在點736處與扇形表面曲線630交叉。交叉點736的高度被記錄；

對于全部沿著第二臺階邊緣壁722的周向的點的集合中的每個點732，取虛擬垂直線734與扇形表面曲線630的交叉點736的高度；來自全部交叉點中的交叉點的最低高度被選為第二臺階高度且被確定為沿著線734的點且由附圖標(biāo)記738指代。延伸通過沿著第二臺階邊緣壁722的周向的全部點738的曲線由附圖標(biāo)記739指代。

在點738表示的第二臺階高度處通過圖7、圖8、圖9A、圖9B和圖9C的工件取虛擬水平切片，并且虛擬水平切片顯示為圖9B和圖9C中的指代為740的水平線；

在高度740處點738與扇形表面曲線630之間的法向距離741被確定；

如果法向距離741小于扇形容差，則點732被標(biāo)記為“良好切割”點，此處由圖11A中的字母Y來指代，該扇形容差是預(yù)定值。否則，該點732被標(biāo)記為“無切口”點，此處由圖11A中的字母N來指代。

一旦全部的點732已經(jīng)被分類為Y點或N點，如圖11A所看到的，則進行短“無切口”間隙消除工藝，其中小于預(yù)定數(shù)量的點(典型地為4個點)的“無切口”點732的序列被再分類為“良好切割”點，其中點的數(shù)量典型地在大的加工對象中為數(shù)萬個。圖11A指示出該短的“無切口”間隙及其再分類，圖11B示出了再分類的點序列。

對于至少4個毗鄰的“良好切割”點的每個序列，方位切割區(qū)域742被定義為如圖11C所示，并且對于至少4個毗鄰的“無切口”點的每個序列，方位非切割區(qū)域744被定義為如圖11C所示。

將理解的是，在指示對應(yīng)于圖11B中的每個“良好切割”點732的切割區(qū)域742的寬度的、在由水平線740表示的高度處垂直于Z軸的平面中的切割深度是通過曲線739與由水平線740限定的平面與偏差表面620的交叉之間的分離度來確定的。由水平線740限定的平面與偏差表面620的交叉是由附圖標(biāo)記750指代的曲線且限定了第三臺階向前邊緣壁752的底部和位于高度740處的第二臺階底面754的邊緣。

進一步理解的是，切割區(qū)域742優(yōu)選地別加工為半開區(qū)域，如上文參考圖4B所描述的。

現(xiàn)在將參考圖9C詳細描述第三遞升切口的高度的計算：

初始地，對于全部沿著曲線750稠密地分布的在方位上相互分離的點762的集合計算臺階距第二臺階底面754的高度如下，該高度表示第三臺階的高度，曲線750表示第三臺階邊緣壁752與第二臺階底面754的交叉，如圖9B和9C所示：

對于點762的集合中的每一個點，平行于Z軸且沿著第二臺階邊緣壁752的虛擬垂直線764被構(gòu)造為延伸穿過點762且在點766處與扇形表面曲線630交叉。交叉點766的高度被記錄；以及

對于全部沿著第三臺階邊緣壁752的周向的點的集合中的每個點762，取虛擬垂直線764與扇形表面曲線630的交叉點766的高度；來自全部交叉點中的交叉點的最低高度被選為第三臺階高度且被確定為沿著線764的點且由附圖標(biāo)記768指代。延伸通過沿著第三臺階邊緣壁752的周向的全部點768的曲線由附圖標(biāo)記769指代。

在點768表示的第三臺階高度處通過圖7、圖8、圖9A、圖9B和圖9C的工件取虛擬水平切片，并且虛擬水平切片顯示為圖9C中的指代為770的水平線；

在高度770處點768與扇形表面曲線630之間的法向距離771被確定；

如果法向距離771小于扇形容差，則點762被標(biāo)記為“良好切割”點，此處由圖12A中的字母Y來指代，該扇形容差是預(yù)定值。否則，該點762被標(biāo)記為“無切口”點，此處由圖12A中的字母N來指代。

一旦全部的點762已經(jīng)被分類為Y點或N點，如圖12A所看到的，則進行短“無切口”間隙消除工藝，其中小于預(yù)定數(shù)量的點(典型地為4個點)的“無切口”點762的序列被再分類為“良好切割”點，其中點的數(shù)量典型地在大的加工對象中為數(shù)萬個。圖12A指示出該短的“無切口”間隙及其再分類，圖12B示出了再分類的點序列。

對于至少4個毗鄰的“良好切割”點的每個序列，方位切割區(qū)域772被定義為如圖12C所示，并且對于至少4個毗鄰的“無切口”點的每個序列，方位非切割區(qū)域774被定義為如圖12C所示。

將理解的是，在指示對應(yīng)于圖12B中的每個“良好切割”點762的切割區(qū)域772的寬度的、在由水平線770表示的高度處垂直于Z軸的平面中的切割深度是通過曲線739與由水平線770限定的平面與偏差表面620的交叉之間的分離度來確定的。由水平線770限定的平面與偏差表面620的交叉是由附圖標(biāo)記780指代的曲線且限定了第四臺階向前邊緣壁782的底部和位于高度770處的第三臺階底面774的邊緣。

進一步理解的是，切割區(qū)域772優(yōu)選地別加工為半開區(qū)域，如上文參考圖4B所描述的。

前面的過程繼續(xù)直至已經(jīng)計算出到達工件600頂部的遞升切口。一旦已經(jīng)完成了全部的遞升切口計算，要加工各個半開切口區(qū)域的順序由已知的技術(shù)和方法的應(yīng)用來確定，這在本發(fā)明的范圍之外。

將理解的是，遞升切口區(qū)域的計算的前述方法具有至少以下有益的結(jié)果：

大體確保加工對象602不包括延伸超過指定扇形表面的材料；以及

大體確保工件600的遞升加工不非必要地去除次啊了，該去除不是指定扇形表面所要求的。

現(xiàn)在參考圖13，該圖是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的作為可用主軸功率的函數(shù)的軸向切口深度和步距的簡化的部分符號、部分繪圖的圖示。

下面參考圖13所描述的本發(fā)明的方法是用于生成控制計算機數(shù)控銑床來由工件制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法。在圖示的本發(fā)明的實施方案中，該方法包括以下步驟：

確定所述計算機數(shù)控銑床的可用主軸功率；

利用計算機自動選擇切口的最大深度和寬度，切口的最大深度和寬度是所述計算機數(shù)控銑床的至少所述可用主軸功率的函數(shù)；以及

相對于所述工件配置工具的工具路徑，其中所述工具路徑包括多個工具路徑層，所述多個工具路徑層的最大厚度和切口寬度對應(yīng)于所述最大深度和切口寬度。

圖13示出了具有四個不同級別的可用主軸功率的四個典型的銑床。例如，銑床800是具有50KW主軸的Makino A99銑床；銑床810是具有30KW主軸的Makino A88e銑床；銑床820是具有15KW主軸的Haas VF2銑床；銑床830是具有5.5KW主軸的MUGA Center R45-30；

為了說明的目的，假設(shè)相同的工件，典型地為鋼塊850，具有300mm乘30mm乘150mm的典型尺度，通過銑床800，810，820和830中的每一個加工而生產(chǎn)出相同的加工對象860。為簡化起見，塊850和加工對象860顯示與銑床的尺寸不成比例。

如圖13所看到的，具有相對高的主軸功率的銑床800在單個步驟中中從塊850去除材料且遵從了具有最大步距的工具路徑，典型地步距為3mm。這顯示在加工階段862，且示意性地顯示工具路徑且功率由附圖標(biāo)記864指代。

如從圖13中進一步看到的，具有中等主軸功率的銑床810可以在兩個替代程序中的一個中從塊850去除材料。在這些替代程序中的第一個程序中，銑床810在單個步驟中從塊850去除材料且遵從了具有中間步距(典型地為1.8mm)的工具路徑。這顯示在加工階段866，且示意性地顯示工具路徑且功率由附圖標(biāo)記868指代。

在該替代程序中的第二程序中，銑床810在兩個步驟中從塊850去除材料且遵從了具有最大步距(典型地為3mm)的工具路徑。這顯示在加工階段870和872，且示意性地顯示工具路徑且功率由附圖標(biāo)記874指代。

如圖13中另外看到的，具有低主軸功率的銑床820在兩個步驟中從850去除材料且遵從了具有中間步距(典型地為1.8mm)的工具路徑。這顯示在加工階段876和877，且示意性地顯示工具路徑且功率由附圖標(biāo)記878指代。

如圖13中進一步看到的，具有極低主軸功率的銑床830在兩個步驟中從塊850去除材料且遵從了具有低步距(典型地為0.9mm)的工具路徑。這顯示在加工階段880和882，且示意性地顯示工具路徑且功率由附圖標(biāo)記884指代。

將理解的是，圖13的前述說明僅為本發(fā)明的實施方案的功能的示例，而且諸如進給速度和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的額外參數(shù)可另外地作為主軸功率的函數(shù)而變化。

現(xiàn)在參考圖14，該圖是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的用于加工具有薄壁的對象的工具路徑的簡化繪圖。

下文參考圖14所描述的本發(fā)明的實施方案提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床由工件制作具有相對薄的壁的對象的自動化計算機實現(xiàn)系統(tǒng)和方法。如圖所示，該系統(tǒng)和方法包括利用計算機自動選擇具有以下功能特征的工具路徑：

初始地在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值下加工所述工件以在預(yù)期相對薄的壁的位置具有相對厚的壁；

將所述相對厚的壁的高度減至所述預(yù)期相對薄的壁的預(yù)期高度；以及此后

通過在切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值下加工所述工件來減小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個。

為說明的目的，假設(shè)工件(典型地為鋼塊900)具有220mm乘120mm乘60mm的典型尺度，被加工成生產(chǎn)出加工對象902，該加工對象902具有內(nèi)套件904，每個內(nèi)套件的尺度為100mm乘100mm乘30mm，以具有1mm厚度和30mm高度的薄壁906分開。

在加工階段910，遵從工具路徑912，生成出覆蓋薄壁906的位置的初始切口914且具有比薄壁906的預(yù)期厚度大的寬度。

此后，在加工階段920，遵從工具路徑922，生產(chǎn)出對應(yīng)于內(nèi)套件904的兩個切口924。

此后，在加工階段930，遵從工具路徑932，生產(chǎn)出限定906的上部的兩個切口934。

此后，在加工階段940，遵從工具路徑942，生產(chǎn)出限定了薄壁906的下部的兩個切口944、下方切口934。

最后，在加工階段950，遵從工具路徑952，將加工對象902的高度減至薄壁906的高度。

現(xiàn)在參考圖15，該圖是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的作為工具懸突的函數(shù)的諸如進給速度、每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)、軸向切口深度和步距的銑削攻擊性的示例性選擇的簡化的部分符號化、部分繪圖的圖示。僅為了簡要的目的，作為工具懸突的函數(shù)的步距圖示在圖15中。

下文參考圖15描述的本發(fā)明的實施方案提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法。在圖示的實施例中，該系統(tǒng)和方法包括以下：

確定用于所述計算機數(shù)控銑床的工具的工具懸突程度；

利用計算機自動選擇作為所述工具懸突的函數(shù)的工具路徑，所述工具路徑具有以下特性：

對于第一工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第一最大值的工具路徑；以及

對于比所述第一工具懸突大的第二工具懸突，選擇具有切割深度、切割寬度、切割速度和切割進給的第二最大值的工具路徑，所述第二最大值中的至少一個小于所述第一最大值中的對應(yīng)一個。

圖15示出了工件，典型地為鋼塊954，具有300mm乘300mm乘150mm的典型尺度，其由兩個銑削工具955和956中的每一個加工以生產(chǎn)出相同的加工對象957。為了清晰，塊954和加工對象957顯示出與銑削工具955和956的尺寸不成比例。

如圖15所示，具有相對長(典型地為150mm)的工具懸突的銑削工具955遵從具有相對小步距(典型地為1.5mm)的工具路徑來從塊954去除材料。這顯示在加工階段958中，工具路徑示意性地示出且由附圖標(biāo)記959指代。

如圖15中進一步看到的，具有相對短(典型地為60mm)的工具懸突的銑削工具956遵從具有相對大的步距(典型地3mm)的工具路徑來從塊954去除材料。這顯示在加工階段960中，工具路徑示意性地示出且由附圖標(biāo)記961指代。

現(xiàn)在參考圖16，該圖是根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案的加工功能的簡化繪圖。

下文參考圖16描述的本發(fā)明的實施方案提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床來制作具有半開區(qū)域的對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)方法和系統(tǒng)。在圖示的本發(fā)明的實施方案中，該方法和系統(tǒng)包括以下：

利用計算機來估計利用大致余擺線型工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第一加工時間；

利用計算機來估計利用大致螺旋形工具路徑來加工所述半開區(qū)域的第二加工時間；以及

利用計算機來自動選擇具有較短加工時間的工具路徑類型。

為了說明的目的，假設(shè)工件，典型地為鋼塊962，具有150mm乘120mm乘50mm的典型尺度，該工件被加工而生產(chǎn)出具有140mm乘100mm乘20mm的尺度的半開套件964的加工對象963。

在加工階段970，遵從工具路徑972，生產(chǎn)出得到閉合套件976的初始切口974。本發(fā)明的該實施方案的特定特征在于，系統(tǒng)初始地加工工件以限定幾何結(jié)構(gòu)，此處為閉合套件，這不同于期望的最終幾何結(jié)構(gòu)，此處為半開套件。這具有的優(yōu)點在于其使得能夠利用螺旋工具路徑只要完成套件的加工。

此后，在加工階段980，遵從工具路徑982，生產(chǎn)出延伸貫通壁986的相互分隔的通道984，這將閉合套件976與工件的邊緣分離。本發(fā)明的該實施方案的特定特征在于，該系統(tǒng)初始在最終被去除的壁中加工通道。

此后，在加工階段990中，遵從工具路徑992，在切換通道984之后去除剩余在壁986中的塊994，并且因此限定半開套件964。

現(xiàn)在參考圖17，該圖是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的加工具有沙漏型通道的對象的工具路徑的簡化繪圖圖示。

下文參考圖17所描述的本發(fā)明的實施方案提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床聲制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)系統(tǒng)和方法，該對象具有在其兩端開放的通道且包括中間最窄部分。在本發(fā)明的圖示的實施方案中，該方法包括：利用計算機自動選擇具有第一和第二工具路徑部分的工具路徑類型，第一和第二工具路徑部分中的每個開始于通道的不同開口端，第一和第二工具路徑部分在中間最窄部分處會和。

為了說明的目的，假設(shè)工具，典型地為鋼塊1000，具有150mm乘120mm乘50mm的典型尺度，該工具被加工而生產(chǎn)出具有在其兩端開口的沙漏型通道1004的加工對象1002。

在加工階段1006，遵從了工具路徑1008，生成出初始切口1010，得到向內(nèi)成錐形的半開套件1012。

此后，在加工階段1016，遵從工具路徑1018，生產(chǎn)出另外的切口1020，得到在窄點與套件1012接合且與其限定了在其兩端開口的沙漏型通道1004的向內(nèi)成錐形的半開套件1022。

本發(fā)明的該實施方案的特定特征在于，該系統(tǒng)在多個階段加工出通道，使得薄壁加工發(fā)生在通道的最小寬度點處。

現(xiàn)在參考圖18，giant圖是基于用于最大切割深度的最優(yōu)切割條件而計算的用于加工對象的工具路徑和用于切割部分的工具路徑的簡化繪圖，切割部分涉及到在小于最大切割深度處切割基于優(yōu)化而在小于最大切割深度的深度處切割的修改后切割條件來計算。

下文參考圖18描述的本發(fā)明的實施方案提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)系統(tǒng)和方法，所述制作涉及到在至少第一和第二不同最大切口深度處切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度。在本發(fā)明的圖示實施方案中，該方法包括：利用計算機自動選擇具有對應(yīng)的切割寬度、切割速度和切割進給的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路徑，至少一個所述第二最大值大于對應(yīng)一個所述第一最大值。

為了說明的目的，假設(shè)工件，典型地為鋼塊1200，該工具具有典型尺度150mm乘120mm乘50mm，該工件被加工以生產(chǎn)出具有半開套件1024的加工對象1202，該半開套件具有突出部分1206。

在加工階段1210，遵從工具路徑1212，生產(chǎn)出初始切口1214，得到半開套件1216。工具路徑1212具有相對小的步距，典型地為1.5mm。

此后，在加工階段1220，遵從工具路徑1222，生產(chǎn)出切口1224，得到半開突出部分1226。工具路徑1222具有相對大的步距，典型地為3mm。

本發(fā)明的該實施方案的特定特征在于，該系統(tǒng)調(diào)節(jié)切割條件以確保由銑削工具經(jīng)受的機械負荷處于大體恒定的最優(yōu)值。

現(xiàn)在參考圖19A，圖19B和圖19C，這些圖是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的三個替代工具重定位從一個工具路徑的末尾到同一套件中的后續(xù)工具路徑的開始的簡化圖示。為清晰的目的，圖19A、19B和19C中的每一個均包括繪圖的視圖和俯視圖。

下文參考圖19A-19C描述的本發(fā)明的實施方案提供了用于生成控制計算機數(shù)控銑床制作對象的命令的自動化計算機實現(xiàn)系統(tǒng)和方法，其中對象的制作涉及到計算需要沿著可選重定位路徑在它們之間的工具重定位的多個工具路徑。在本發(fā)明的圖示的實施方案中，該方法包括能夠多次發(fā)生的以下步驟，每個針對工具路徑段之間的不同的重定位：

利用計算機來估計用于第一重定位路徑的第一重定位時間，所述第一重定位路徑包括在工件上方的間隙平面內(nèi)行進；

利用計算機來估計用于第二重定位路徑的第二重定位時間，所述第二重定位路徑不包括在所述間隙平面內(nèi)的工具行進；以及

利用計算機自動選擇具有最短重定位時間的重定位路徑。

為了說明的目的，圖示出部分加工的工件1300，具有150mm乘120mm乘50mm的典型的最大外尺度。能夠看出，工件1300中形成有閉合套件1302，閉合套件具有島部1304，島部形成有貫通其中的槽1306。涉及到第一工具路徑段的第一角突出部分1310的加工已經(jīng)完成，工具必須重定位以加工第二角突出部分1312，涉及到第二工具路徑段。

在圖19A中，工具遵從了重定位路徑1320，其初始地從突出部分1310向上拉動工具超過工件1300的頂部，然后在直線上以一致的高度越過工件到達待加工的突出部分1312上方的位置，然后向下以加工突出部分1312。計算用于重定位路徑1320的工具行進時間。

在圖19B中，工具遵從了替代的重定位路徑1330，其從圍繞島部1304的突出部分1310到用于銑削突出部分1312的工具的適當(dāng)位置拉動工具，而不改變其高度。計算用于重定位路徑1330的工具行進時間。

在圖19C中，工具遵從了另外的重定位路徑1340，其初始地從突出部分1310向上拉動工具到最小高度，在工件1300的頂部以下，在該高度工具清除島部1304，然后在該高度上越過工件，不一定在直線上，到達待加工的突出部分1312上方的位置，然后向下以加工突出部分1312。計算用于重定位路徑1340的工具行進時間。在該情況下，重定位路徑1340穿過槽1306且不一定與連接突出部分1310和1312的位置的線共線。計算用于重定位路徑1340的工具行進時間。

將上述三個重定位路徑的工具行進時間進行比較，并且采用具有最短工具行進時間的重定位路徑。

本發(fā)明的該實施方案的特定特征在于，采用具有最小工具行進時間的重定位路徑。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明不受下文權(quán)利要求特別要求的所限制。相反，本發(fā)明的范圍包括上述特征的各種組合和子組合及其修改方案和變型例，在參考附圖且不是現(xiàn)有技術(shù)的前面的說明后，這些對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。