CN106133628B - 用于确定加工凹槽形状的刀具的路径的方法和系统 - Google Patents

用于确定加工凹槽形状的刀具的路径的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106133628B
CN106133628B CN201580016346.3A CN201580016346A CN106133628B CN 106133628 B CN106133628 B CN 106133628B CN 201580016346 A CN201580016346 A CN 201580016346A CN 106133628 B CN106133628 B CN 106133628B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutter
path
movement
workpiece
oscillator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201580016346.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106133628A (zh
Inventor
T·卡尔马-纳吉
H·埃尔迪姆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN106133628A publication Critical patent/CN106133628A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106133628B publication Critical patent/CN106133628B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G05B19/4099—Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G05B19/40937—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine concerning programming of machining or material parameters, pocket machining
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/34—Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34105—Area pocket machining, space filling curve, to cover whole surface
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/34—Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34115—Area, pocket machining for area with partially open boundary
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36214—Pocket machining, area clearance, contained cutting, axis milling
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49245—2-5-D pocket machining
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

一种方法确定在工件中加工凹槽形状的刀具的路径。凹槽形状由x‑y平面中的封闭曲线来定义。该方法确定具有由函数定义的能量的振荡器的运动的位置和速度，该函数在凹槽形状的边界内为正并且在凹槽形状的边界上等于零。该方法基于运动的对应对的位置值和速度值确定刀具的路径的坐标，其中，各对中的位置值表示刀具的路径在x‑y平面内的x坐标，并且各对中的速度值表示刀具的路径在x‑y平面内的y坐标。

Description

用于确定加工凹槽形状的刀具的路径的方法和系统
技术领域
本发明总体涉及计算辅助制造，更具体地涉及用于生成用于在工件中加工凹槽形状的刀具的路径的方法。
背景技术
NC加工
模拟数控(NC)铣削或其他类型的NC加工在计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)中是重要的。在模拟期间，工件模型与刀具及其运动的计算机表示相互作用。
在模拟期间可以将工件模型和刀具表示可视化，以提高生产率、提高刀具路径规划、检测零件(诸如工件和刀架)之间的潜在碰撞，并且以验证工件的最终形状。刀具运动通常使用还称为准备代码或G代码的数控编程语言来实施，参见例如RS274D和DIN66025/ISO6983标准。
铣削期间，刀具根据规定的刀具运动(这里称为刀具路径)相对于工件运动。路径含有关于刀具的相对位置、方位以及其他形状数据的信息。随着刀具沿着刀具运动，刀具雕出“波及体积”(swept volume)。铣削期间，随着刀具沿着路径运动，去除工件的被波及体积交叉的部分。该材料的去除可以在计算上被建模为建设立体几何(CSG)差运算。
波及体积可以由多边形法、Z缓冲器、深度像素(dexel)法以及基于体元的表示来表示且近似。沿着简单路径运动的简单形状的波及体积有时可以分析地表示，如美国专利第4,833,617号所述。然而，这些方法不推广到复杂形状和复杂刀具路径。
多边形的模型可以经由CSG运算以用于有效编辑的空间层次来编码。这些方法的准确性受用于表示波及体积的最小体元的尺寸限制。由此，这些方法可能具有有限的准确度或具有用于生成波及体积的高精度模型的过分的处理时间和存储要求，或者具有这两者。另外，将波及体积近似为一系列离散时间步骤的方法在离散时间步骤之间具有有限精度，并且经受混叠伪影。
距离场为用于渲染和编辑形状的有效表示，如美国专利第6,396,492、6,724,393、6,826,024以及7,042,458号所述。距离场为表示对象的隐函数的形式。具体地，距离场为给出对象表面离空间中任一点的最短距离的标量场d。距离场为零的点在对象的表面上。对象表面上的一组点共同描述对象的边界，还称为d＝0等位面。对象的距离场对于对象内部的点是正的，并且对于对象外部的点是负的。
自适应采样距离场(ADF)使用详细指导的采样来提供比使用定期采样的距离场获得的距离场更多的空间和时间有效表示。ADF将距离场存储为单元格的空间层次。各单元格含有距离数据和用于重建距离场的与单元格关联的一部分的重建方法。距离数据可以包括距离场的值以及距离场的梯度和偏微分。单元格内的距离场仅可以在需要降低存储和计算复杂性时重建。
另选地，所编辑的形状可以隐式地表示为合成ADF(CADF)。CADF被生成以表示对象，其中，CADF包括设置在空间层次中的一组单元格。CADF中的各单元格包括一组几何元素距离场函数的子集和用于组合几何元素距离场函数以重建由单元格表示的对象的一部分的合成距离场的重建方法。距离场的子集中的各距离场形成单元格内对象的边界的一部分，称为合成边界。
高速加工在模具制造、航空航天以及汽车工业领域中是重要的。高速加工的特性为高主轴速度(切割刀具的旋转速度)、高进给速度(切割刀具运动的速率)、高加工效率和准确度。机械零件可以包括与平面平行或垂直的面，并且自由形式的零件需要工件的2.5D粗铣削，这使得凹槽铣削为重要的铣削操作。在凹槽铣削中，由平端铣刀逐层从具有限定尺寸的预定义形状(凹槽)去除材料。
进给速度取决于刀具路径的几何形状，由此路径严重影响制造时间和成本。凹槽铣削和材料去除处理中的一般目标通常是找到良好/最佳刀具路径。
Xu在2012年的Int J Adv Manuf Technol的“A mapping-based spiral cuttingstrategy for pocket machining”和Zhunag在2009年的International Journal ofProduction Research的“High speed machining tool path generation for pocketsusing level sets”中描述了基于之字形和轮廓平行路径铣削的两种用于刀具路径生成的常用方法。
美国专利第6591158号中所述的另一个方法使用对于凹槽区域定义的拉普拉斯方程的求解。主特征函数的水平集将凹槽内部中的平滑低曲率螺旋路径限定到符合凹槽边界的路径。基于求解偏微分方程的螺旋刀具路径生成法难于控制两个水平集曲线之间的距离。该方法基于包括将凹槽区域离散化为具有许多元素的三角形网格的PDE(偏微分方程)的有限元求解，这产生连接同轴封闭曲线的复杂方式。
美国专利第6591158号中描述的另一个方法通过确定在要形成凹槽的边界内部的多个较低曲率嵌套轮廓并在轮廓之间螺旋来形成螺旋刀具路径。所嵌套轮廓根据数学函数来确定。美国专利第7451013、7577490、7831332以及8000834号中所述的一些方法将连续啮合铣削用于生成用于基于控制啮合角度铣削凹槽的刀具路径。然而，这种铣削策略强制铣刀执行急转弯，这产生广泛变化的刀具啮合。刀具啮合的这种变化导致产生不期望效应(诸如更短的刀具寿命、颤动甚至刀具破坏)的刀具负荷的激增。
美国专利第US7877182号中所述的用于创建用于凸多边形场边界的螺旋划幅模式的方法描述了一种用于生成用于凸多边形约束的场区域的螺旋划幅模式的方法。该方法基于最小转弯半径和场边界的限定自动生成用于具有比最小转弯半径更大的曲率半径的横扫轨迹的弯曲部分。
在高性能铣削中，为了缩短加工时间并降低加工负载，美国专利第8295972号和美国申请第20100087949号中描述了用于由数控机器的切割刀具铣削工件的所选部分的技术。当以恒定进给速率沿着恒定曲率的路径铣削时，建立恒定的材料去除速率。
然而，确定加工凹槽形状的刀具的路径在NC加工领域中仍然是一个难题。
发明内容
本发明的各种实施方式的目的是确定在工件中加工凹槽形状的刀具的路径。一些实施方式的另一个目的是确定使加工的性能度量最优化的路径。性能度量的示例包括路径长度、路径曲率、刀具的啮合角、由加工去除的面积或体积中的一者或组合。
一些实施方式公开了一种用于确定用于由x-y平面中的封闭曲线给出的凹槽形状边界的螺旋曲线的方法，使得螺旋曲线围绕初始啮合点卷绕，最后变形为凹槽的边界。
本发明的一些实施方式基于如下认识：由x-y中的封闭曲线给出的凹槽形状应嵌入在凹槽形状内为正且在形状边界上为零的函数中。这种函数可以表示具有位置x和速度y的振荡器的总能量。可以导出具有该总能量的振荡器的运动方程。具有一些增加负阻尼的该运动方程供给在凹槽形状内部开始、向外螺旋且最后追踪形状边界的曲线。
用于凹槽铣削的基于振荡器的路径规划提供一种互连路径的层的方式。另外，一些实施方式还通过改变运动方程的阻尼来使不同刀具和铣削对象的路径最优化。尤其，本发明的一些实施方式所使用的方法不需要计算水平集和对于偏微分方程求解。同样地，该方法消除生成可能导致自相交和不连续的偏移。
一个实施方式确定具有最小时间和最小数量的急转弯的刀具的路径，以由平端铣刀提高凹槽的生产率和粗加工。初始刀具路径通过使用正函数(诸如Rvachev(R)函数)来获得，如果R函数参数的标记没有变化，则函数的标记不变。使用机床限制、啮合角、去除体积以及切割力信息根据约束(诸如低曲率、最小长度刀具路径)来优化R函数。
因此，一个实施方式公开了一种用于确定在工件中加工凹槽形状的刀具的路径的方法，其中，所述凹槽形状在x-y平面中为封闭曲线。该方法包括以下步骤：确定具有由函数定义的能量的振荡器的位置和速度，该函数在所述凹槽形状的边界内为正并且在所述凹槽形状的所述边界上等于零；并且基于所述运动的对应对的位置值和速度值确定所述刀具的所述路径的坐标，其中，各对中的位置值表示所述刀具的所述路径在所述x-y平面内的x坐标，并且各对中的速度值表示所述刀具的所述路径在x-y平面内的y坐标。所述方法的步骤由处理器来执行。
另一个实施方式公开了一种用于确定加工凹槽形状的刀具的路径的系统，该凹槽形状由x-y平面上的封闭曲线给出，该系统包括：处理器，该处理器用于：确定具有由函数定义的能量的振荡器的运动的位置和速度，该函数在所述凹槽形状的边界内为正并且在所述凹槽形状的所述边界上等于零；并且基于所述运动的对应对的位置值和速度值确定所述刀具的所述路径的坐标，其中，各对中的位置值表示所述刀具的所述路径在所述x-y平面上的x坐标，并且各对中的速度值表示所述刀具的所述路径在x-y平面上的y坐标。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的NC铣削机的操作和用于模拟NC铣削的系统和方法的流程图；
图2A是根据本发明的一些实施方式的通过沿着弯曲路径扫描2D形状而确定的波及体积的示意图；
图2B是根据本发明的一些实施方式的刀具的线性路径的示意图；
图2C是根据本发明的一些实施方式的刀具的弯曲路径的示意图；
图3A和图3B是根据本发明的一些实施方式的在工件中加工凹槽形状的示意图；
图4是根据本发明的一些实施方式的用于确定加工凹槽形状的刀具的路径的方法的框图；
图5是根据本发明的一个实施方式的用于确定加工凹槽形状的刀具的路径的方法的框图；
图6A是根据本发明的一些实施方式的由边界限定的凹槽形状的示例几何形状；
图6B是根据本发明的一些实施方式的在图6A的凹槽形状上定义的正函数；
图7A是一个自由度(DOF)质量弹簧振荡器的示意图；
图7B是图7A的振荡器的状态的演变的俯视图；
图7C是图7A的振荡器的状态的演变的等距视图；
图8A是根据本发明的一些实施方式的具有导致向振荡器添加能量注入器的阻尼器的振荡器的示意图；
图8B和图8C为根据本发明的一些实施方式的振荡器的螺旋运动的方程的求解图；
图9A和图9B是根据本发明的一个实施方式的加工正方形凹槽形状的路径的等距视图和俯视图；
图10A是根据本发明的一个实施方式的用于确定加工凹槽形状的刀具的刀具路径的方法的框图；
图10B是根据本发明的一些实施方式的路径生成模块的示例；
图11A是根据本发明的一些实施方式的用于刀具路径的刀具实例的图；
图11B和图11C是根据本发明的实施方式的用于确定去除体积、处理中工件以及刀具与处理中工件之间的啮合面的方法的图；
图11D是根据本发明的一些实施方式的示出了刀具边界上的啮合面和啮合角的立体图；
图11E是对应于图11D的俯视图；
图12是根据本发明的一些实施方式的用在模拟加工期间分析刀具与工件之间的啮合的方法的流程图；
图13是根据本发明的实施方式的用于确定铣刀与处理中工件之间的去除体积的方法的流程图；
图14是根据本发明的一些实施方式的用于确定处理中工件与刀具之间的啮合角度和面积的方法的流程图；
图15A是根据本发明的一些实施方式的初始工件与平端铣刀的图；
图15B是根据本发明的一些实施方式的示出了由平端铣刀执行的铣削状态的处理中工件与刀具实例的图；
图15C是根据本发明的一些实施方式的对应于啮合面的刀具实例和点的图；
图15D和图15E是根据本发明的一些实施方式的处理中的工件的横截面；
图16是根据本发明的实施方式的用于确定去除体积及其几何特性的方法的流程图；
图17A是根据本发明的一些实施方式的沿着刀具路径运动的工件和平端铣刀的图；
图17B是根据本发明的一些实施方式的对应于刀具路径片段的波及体积边界内的所采样光线的图；
图17C是示出了根据本发明的一些实施方式的由平端铣刀执行的切割状态的处理中工件和刀具实例的图；
图17D是对应于图17C的横截面zl的俯视图；以及
图17E是对应于图17C的横截面z2的俯视图。
具体实施方式
系统和方法概览
图1示出了NC加工系统(诸如铣削系统100)和数控(NC)铣削模拟系统150。在NC铣削系统100中，计算机辅助设计(CAD)模型102输入到计算机辅助制造(CAM)系统104，CAM系统104产生用于控制NC铣削机的G代码106。NC铣削期间，G代码输入到NC铣削输入接口或NC控制台108，该NC铣削输入接口或NC控制台108处理各G代码以产生对应组的NC机器指令110。NC机器指令输入到NC控制器112中，该NC控制器112产生使刀具116相对于工件118运动以便铣削工件的一组马达控制信号114。
模拟系统150可以把由CAD系统104产生的G代码106或由NC控制台108产生的NC机器指令110作为输入。到模拟系统的输入发送到计算机处理器152，该计算机处理器152模拟工件的加工，并且输出模拟模型154，该模拟模型154可以存储在计算机存储器156中。处理器152可以渲染所存储的模拟模型154，以生成可以输出到显示装置160的渲染图像158。显示图像162可以在执行工件的实际NC铣削之前与计算机辅助设计模型102比较，以验证G代码106或NC机器指令110。
图2A示出沿着路径252运动的形状250的波及体积260。路径252将形状250的特定点的位置指定为时间函数。路径可以将形状的方位256、257以及258指定为时间函数。路径还可以将形状的规模或形状的任意变换指定为时间函数。形状250的原始位置、方位以及几何形状随着形状沿着路径运动而转换为形状254的最终位置、方位以及几何形状。
刀具相对于工件的路径可以以许多形式来指定。图2B示出了刀具272中的线性路径274。图2C示出了刀具272的尖端280沿着曲线276运动的弯曲路径。其他可能的路径形式包括将刀具定位于一点处、沿着称为折线的线段序列运动刀具、沿着螺旋或螺旋形曲线运动刀具、沿着多项式曲线(略举数例，诸如二次贝塞尔曲线或三次贝塞尔曲线或称为分段多项式曲线的多项式曲线序列)运动刀具。
图3A和图3B示出了在工件303中加工凹槽形状304的示意图。由刀具301根据路径306的运动302来执行加工。凹槽形状由x-y平面305中的封闭曲线310给出。
图4示出了根据本发明的一些实施方式的、用于确定加工由x-y平面中的封闭曲线给出的凹槽形状的刀具的路径的方法。该方法确定410具有由函数定义的能量的振荡器的位置和速度，该函数在凹槽形状的边界内为正并且在凹槽形状的边界上等于零。接着，该方法基于运动的对应对的位置值和速度值确定420刀具的路径的坐标，其中，各对中的位置值表示刀具的路径在x-y平面内的x坐标，并且各对中的速度值表示刀具的路径在x-y平面内的y坐标，其中该方法的步骤由处理器来执行。该方法的步骤可以由处理器401来执行，该处理器401可以为模拟系统150的处理器。
在一些实施方式中，振荡器的运动的位置和速度被确定为时间的函数。因此，坐标基于对应对的位置值和速度值的时间被确定为时间的函数。同样，在一些实施方式中，刀具与工件之间的初始嵌合点被选择为振荡器运动的起始点。
本发明的一些实施方式基于如下认识：由x-y中的封闭曲线给出的凹槽形状可以嵌入在凹槽形状内为正且在形状边界上为零的函数中。该函数可以表示具有位置x和速度y的振荡器的总能量。可以导出具有该总能量的振荡器的运动方程。该具有一些增加负阻尼的运动方程供给在凹槽形状螺旋内部向外开始且最后追踪形状边界的曲线。
用于凹槽铣削的基于振荡器的路径规划提供一种互连刀具路径的层的方式。另外，一些实施方式还通过改变运动方程的阻尼来使用于不同刀具和铣削对象的路径最优化。值得注意地，本发明的一些实施方式所使用的方法不需要计算水平集和对于偏微分方程求解。同样地，方法消除生成可能导致自相交和不连续的偏移曲线。
图5示出了根据本发明的一些实施方式的、用于使用上述原理确定加工凹槽形状的刀具的路径的方法501的框图。该方法确定510在凹槽形状505的边界上定义的正函数。该函数在凹槽形状的边界内为正(即，仅具有正值)，并且在形状的边界上为零。这种函数的示例为隐函数，诸如Rvachev(R)函数。
例如，一些实施方式将复杂凹槽形状表示为更简单形状的组合。因为简单的隐函数通常需要更少的系数而参数曲面需要复杂的控制网格且需要更大的数据储存器，所以这种表示的密实度是重要因素。R函数为相当于逻辑(布尔)函数的连续模拟的R函数实值函数。凭借R函数，可以用指定位置处的规定值和导数构建函数，这帮助解决边界值问题。R函数可以用于定义给定半解析域上的近似或准确距离函数。
在一些实施方式中，隐函数为f(x1,x2,…,xn)＝y，在空间中的期望位置处具有零值。由此，函数的零集合暗示形成凹槽形状的边界的所定义组点的几何形状。因此，隐函数通过具有模型内的点来定义几何形状模型(或其部分)，和/或模型的边界取零值，并且模型外部的点取其他离散值。
该方法501确定515由正函数定义的能量函数，并且在能量函数中包括阻尼项535。接着，为了对于对应的一组时间点确定振荡器的运动的一组位置值和速度值，相对于时间确定420并求解525描述根据能量函数的振荡器的运动的方程。将刀具路径在各时间点的坐标确定530为对应于运动的位置值和速度值。
图6A示出了由边界610定义的凹槽形状S 620的示例几何形状。图6B示出了在凹槽形状620上定义的正函数630。在该示例中，凹槽形状S 620和边界610嵌于在凹槽形状内在x-y平面上为正且在边界上为零的函数f(x,y)中。例如，如图6A所示，所指定的凹槽S为单位圆盘(x2+y2≤1)，并且凹槽边界为单位圆x2+y2＝1。边界为函数f(x,y)＝1-(x2+y2)的零水平集，即，图6B中所示的f(x,y)＝0。
图7A示出了一自由度(DOF)质量弹簧(谐波)振荡器的示意图。振荡器包括质量710和弹簧720，该弹簧720具有刚度k。该振荡器的状态包括位置x(t)和速度y(t)＝x(t)，其中，t为用参数表示运动的独立时间变量。
图7B示出了图7A的振荡器的状态的演变的俯视图。图7C示出了振荡器的状态的演变的等距视图。曲线(即，圆)对应于具有总能量＝常数的振荡器的运动。例如，圆730对应于圆735对应于点733对应于
函数740在域x2+y2<1上为正，并且在其边界上消失，从而具有方程(1)中所述的“嵌入”特性。因为所以函数740与振荡器的总能量有关。
本发明的一些实施方式通过将总能量关于时间微分为来确定描述由在凹槽形状的边界内为正且在凹槽形状的边界上等于零的函数定义的振荡器的运动的方程。
因为图7B和图7C的曲线对应于能量的不同常数值，所以该曲线断开。代替尝试连接对应于振荡器的恒定能量的封闭曲线以获得螺旋曲线，一些实施方式通过将负阻尼添加到振荡器的系统中来确定用于机床的路径的连接螺旋曲线。
图8A示出了具有产生将能量注入器添加到振荡器的阻尼器725的振荡器。阻尼项的增加根据产生振荡器运动的方程。
图8B和图8C例示了产生从靠近原点的点805开始且从图8C中的平面中的能面820上的原点向外螺旋的对数螺线810的该方程(3)的求解。
为了从示例归纳，各种实施方式确定在给定凹槽形状S上为正且在边界处为零的函数f(x,y)(我们为了该目的而使用R函数)，并且将该函数看作一自由度振荡器的“总能量”。原始空间坐标(x,y)现在对应于振荡器的位置x和速度振荡器的运动全部以平面中的轨迹为特征。如果振荡器为守恒的(即，一些能量类量沿着轨迹恒定)，则轨迹(通常)为对应于恒定总能量的封闭曲线，并且为水平集即，
振荡器的运动方程通过关于时间微分方程(4)来确定
为了在该守恒系统的封闭曲线之间进行转变，将阻尼项ξ引入运动方程(5)中，
其中，x(t)、以及分别为振荡器的位置、速度以及加速度，并且ξ为阻尼系数。
图9A和图9B示出了应用由边界920给出的正方形凹槽形状的一个实施方式的结果的等距视图和俯视图。螺旋曲线910在能面915上来确定。
本发明的一些实施方式基于另一个认识：阻尼系数可以充当用于优化问题的参数。例如，一些实施方式以阻尼项的不同值来求解运动方程，以产生刀具的一组路径，并且从该组路径选择对应于最佳性能度量或加工约束的路径。约束的示例包括弯曲度、刀具路径的长度、刀具的啮合角度、去除体积量以及刀具的切割力。为了评价性能度量或测试约束，一些实施方式模拟根据由本发明的各种实施方式确定的路径凭借刀具的运动来加工工件。
图10A示出了根据本发明的一些实施方式的、用于确定加工凹槽形状1006的刀具的刀具路径的方法的框图。其他输出可以包括参数1002(诸如加工参数或阻尼项的值)、各种约束1004(诸如加工的初始条件)、加工刀具的形状和尺寸1008、评价加工的性能度量的成本函数1010、要由加工满足的约束1012以及停止判据1014中的一个或组合。
图10B示出了根据一些实施方式的路径生成模块1016的示例。路径生成包括确定嵌入凹槽形状的正函数1032，随后用给定参数1002生成运动方程1034，并且用给定初始条件1004求解该方程1036，直到满足停止判据1014为止。路径生成可以返回一列(x,y)坐标对形式的刀具路径文件1018。
该刀具路径文件用于NC铣削模拟150中，以计算各种性能度量1020并检查是否满足1022约束1012。约束可以为用户定义的。最终刀具路径1028的接受1026基于所计算的成本函数1024。成本函数1024的示例可以包括刀具路径1018的一个或若干性能度量的比较。
例如，一个实施方式模拟根据来自刀具的一组路径的各路径由刀具的运动加工工件以产生一组模拟结果，并且确定来自该组模拟结果的各模拟结果的性能度量以产生一组度量。该实施方式根据成本函数从该组度量选择最佳的性能度量。例如，成本函数可以将性能度量与预定阈值进行比较。性能度量的示例可以包括例如沿着路径运动的刀具的啮合面的尺寸或由刀具的运动去除的体积量。
啮合面和去除体积
图11A、图11B、图11C、图11D以及图11E示出了根据本发明的实施方式的、刀具模型与工件的处理中模型之间的啮合面和去除体积。
图11A示出了线性路径105，在该线性路径105中，起始时间tS 1102时的铣刀模型沿着路径1105在时间tE 1104时从刀具路径的初始位置1101移至刀具路径的当前位置1103，这产生波及体积1106。
图11B示出了根据规定刀具运动通过在工件1107与波及体积1106之间执行正规化布尔求交1108和正规化布尔差运算1109来生成处理中的工件1111和去除体积1110。正规化布尔运算确保一对固体总是组合来产生固体。
图11C示出了在时间tE 1104时由处理中工件1111与位置1103中的刀具之间的交运算确定的啮合面1113。该啮合面定义沿着刀具路径的各位置处刀具模型与处理中工件之间的瞬时交面。如这里所用的，啮合面为加工期间刀具模型与处理中工件的模型之间的瞬时接触面。
图11D示出了在时间tE 1104时位置1103中的刀具的边界上的啮合面1113。啮合角1114通过使用所确定的啮合面1113来计算。
图11E示出了对应于图11D中给出的刀具和啮合面的俯视图。啮合角可以根据垂直于正切刀具路径向量1115的法向向量1116来测量。进入角1117为刀具进入工件的角度，并且退出角1118为刀具离开工件的角度。啮合角基本上为刀具实际上去除材料并产生铣削力的、退出角与进入角之间的区域。
图12是根据本发明的一些实施方式的用于分析模拟加工期间刀具与工件之间的啮合的方法的框图。在各种实施方式中，如下面更详细描述的，工件由工件模型来表示，工件模型包括定义工件表面的对象距离场，刀具由刀具模型来表示，刀具模型包括定义刀具表面的刀具距离场，并且运动由至少一个波及体积来表示，波及体积包括定义波及体积表面的波及体积距离场。该方法的步骤可以使用处理器1221来实施。
一组点1235设置1230在刀具表面的至少一部分上。在各种实施方式中，如下面更详细描述的，该组点根据采样模式来设置。同样，在一些实施方式中，该组点使用软件工程和计算机图形的各种技术来设置。在另一实施方式中，该组点在不产生单独数据结构的情况下在模拟的实时设置。
对于组中的各点，确定1240点与因运动而修改的工件表面之间的距离1245，并且将该距离与阈值1247进行比较1250，以确定形成1260啮合面1265的点1255的子集。例如，啮合面基于具有小于阈值的距离的点的子集来形成。接着，在一些实施方式中，基于啮合面1265确定1270刀具与工件之间的啮合面积和角度。
本发明的各种实施方式基于如下认识：波及体积对应于最大的潜在去除体积，以便确定实际的去除体积，实施方式测试波及体积内部的空间。例如，本发明的各种实施方式用一组光线填入波及体积内部的空间，并且基于光线与波及体积内部的工件之间的交集确定去除体积。用光线填入体积可以使用各种计算机图形技术且根据各种采样模式来进行，如下面更详细描述的。
图13示出了根据本发明的一些实施方式的用于模拟由刀具加工工件的方法的框图。该方法生成1380表示刀具相对于工件的运动的波及体积1382。刀具的运动可以根据为模拟加工而确定的路径的片段1381来模拟。接着，用一组光线1384填入1383波及体积。分析1385光线与工件的相交，以确定光线1386在工件内部的片段。基于至少一些光线与工件的交集确定1387从工件去除的体积1388。例如，光线的内部片段1386形成去除体积，该去除体积可以基于内部片段的数量、内部片段之间的距离以及内部片段的对应长度和厚度来确定。基于该去除体积修改1389工件，使得模拟加工。该方法的步骤由处理器1375来执行。
光线投射允许计算沿着光线的各点的距离，直到光线与表面相交为止。特别地，距离场由其标记信息来区分点是否在波及体积内。
确定啮合面
图14示出了用于使用处理器1400确定啮合角1432和啮合面积1436的方法的流程图。给定任意模拟实例的刀具1402和处理中工件1406以及对应的刀具路径片段1404，基于对应于该模拟实例的啮合面1429确定给定位置处的刀具与处理中工件之间的啮合角和面积。
在一个实施方式中，刀具路径片段由单个参数t来参数化，该参数t对应于由刀具沿着路径经过的时间，并且刀具1402转换1412到刀具路径片段1414的端位置。
使用采样模式1416，在刀具1418的边界上确定测试点1420。对于各测试点1420，计算1422从测试点至处理中工件1406的对应距离。将距离1424的大小与预定最大距离阈值epsDist 1426进行比较1428。如果距离的绝对值大于最大距离阈值，那么测试点不在处理中工件的边界上。如果处理中工件的边界上没有测试点，那么刀具与处理中工件之间没有啮合。
如果测试点与处理中工件之间的距离的绝对值小于最大距离阈值，那么测试点在处理中工件的边界上。基于测试点至合成ADF的距离确定啮合角1430和面积1434。在处理全部测试点之后，确定啮合角1432。接着，对啮合角求积分，以计算啮合面积1436。
本发明的各种实施方式使用不同的采样模式1416。在一个实施方式中，例如，采样模式为圆柱坐标系中的一组均匀隔开的点，其中，点在垂直于刀具轴线的均匀隔开平面内以角度均匀隔开。另选地，点可以在球形坐标系中来描述，在球形坐标系中，点在以仰角均匀隔开的平面内以方位角均匀隔开。
在一些实施方式中，嵌合面表示NC铣削中铣削力预测所需的几何形状信息。因此，力的预测准确度取决于基于采样模式的准确度和密度确定的嵌合角的准确度。例如，当刀具沿着刀具路径的深度减小时，靠近刀具尖端的区域的贡献变得比深度增大的情况更重要。
图15A示出了沿顺时针方向1502旋转、沿着直刀具路径1503运动且从工件1500去除一些材料的平端铣刀1501的实施方式。
图15B示出了处理中工件1505和刀具1504的当前实例。因为刀具的正面与处理中工件接触，所以如图15C所示，一组点1508仅设置在刀具1504的正面部分上。在确定该组点1508中的各点与由刀具的运动修改的工件1505的表面之间的距离之后，确定点的子集1509，以形成啮合面。
一些实施方式基于啮合面确定刀具与工件之间的啮合面积和角。例如，一个实施方式通过使用正切刀具路径向量1511和法向向量1512的反正切函数来确定啮合角。啮合的进入角和退出角沿顺时针方向来定义且根据法向向量来测量，其中，进入角为刀具开始切割工件时的角度，并且退出角为刀具停止切割工件时的角度。对于给定深度1506和1507，图15D和图15E中分别示出了处理中工件的横截面1510和1520。进入角、退出角以及啮合角1513对于深度z1处的横截面1510分别为0度、180度以及180度。
在模拟瞬间期间，啮合面可以具有一对或多对进入角和退出角。在深度z1 1506处，啮合角1513包括一对进入角和退出角，然而对于深度z2 1507，啮合角包括两对进入角和退出角。在第一对中，刀具以0°进入工件且以70°离开1523，并且在第二对中，刀具以150°进入工件1524且以180°离开1525。在该示例中，虽然啮合面为单个表面，但对于不同横截面存在不同数量对的进入角和退出角。同样，在各种实施方式中，啮合面积使用适当数学原理基于啮合面的部分的形状来确定。
确定去除体积
图16示出了用于通过使用合成ADF确定并分析由沿着刀具路径运动的刀具去除的材料体积的方法1600的流程图。工件1601的模型、刀具的形状1602以及刀具路径1610输入到该方法。生成1620合成ADF，以重建初始工件。检查1622刀具路径指数1621，以确定当前刀具实例是否是完成1619模拟的刀具路径的最终实例。否则，使用采样模式1624，用光线填入或采样1625波及体积1623的子集。
生成波及体积是以连续方式由波及体积距离场进行的。对应于路径片段的当前波及体积用一组光线来采样1625。在一个实施方式中，波及体积通过采用之前刀具实例与波及体积的布尔差来修改。
与工件相交1626的光线参与形成去除体积1627。具体地，光线根据相交测试针对工件来修剪，以确定形成去除体积的内部片段。光线的内部片段具有对应的厚度和长度，并且可以被组合为近似去除体积。在一些实施方式中，处理1628内部片段的集合，以确定由特定刀具运动去除的材料的各种特性，诸如材料的质量、体积、质心、宽度、厚度、长度、惯性张量或惯性力矩。这些特性可以通过确定去除体积的边界来评价。
在对于各刀具路径片段确定去除体积之后，用波及体积距离场1629编辑1630合成ADF 1620，以模拟用刀具运动铣削工件。在编辑期间，由波及体积距离场更新初始工件1620，以获得处理中工件1630。
图17A示出了模拟沿顺时针方向1702旋转的平端铣刀1701的实施方式。刀具1701沿着直刀具路径1703运动，并且从工件1700去除一些材料。
图17B示出了波及体积以及该波及体积内的采样光线1705。图17C示出了处理中工件1706和刀具1704的最终示例。波及体积内的采样光线1705与处理中工件相交并且在处理中工件上进行修剪。在根据相交测试确定光线的在工件内部的内部片段之后，对具有特定厚度和高度的所更新光线片段求和，以构成去除体积。
对于铣削深度值1707和1708的给定深度，图17D和图17E中分别示出了处理中工件的横截面1710和1720。对于切割值的给定深度示出对应于去除体积的薄片的内部片段1712和1722。虽然该刀具和工件的去除体积为整体的，但去除体积薄片1722具有分离的片。
操作环境
本发明的各种实施方式可以由大量通用或专用计算系统环境或配置来操作。适于与本发明一起使用的公知计算系统、环境和/或配置的示例包括但不限于个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型装置、多处理器或多核系统、图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、基于微控制器的系统、网络PC、大型计算机、包括上述系统或装置中的一些的分布式计算环境等(即，通用处理器)。
例如，实施方式可以使用硬件、软件或其组合来实施。当在软件中实施时，可以在任意合适的处理器或处理器集合上执行软件代码，而不管处理器是设置在单个计算机还是分布在多个计算机之间。这种处理器可以实施为集成电路，一个或更多个处理器在集成电路部件中。虽然如此，但处理器可以使用任意合适格式的电路来实施。监视器或其他类型的显示装置160连接到上述系统中的任意一个，以使得本发明能够可视化162。
进一步地，应理解，计算机可以以若干形式(诸如安装于架上的计算机、台式计算机、膝上型计算机、微型计算机或平板计算机)中的任意一个来具体实施。这种计算机可以由任意合适形式的一个或更多个网络来互连，包括如局域网或广域网(诸如企业网络或因特网)。这种网络可以基于任意合适的技术，并且可以根据任意合适的协议来操作，并且可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。

Claims (12)

1.一种用于确定在工件中加工凹槽形状的刀具的路径的方法，其中，所述凹槽形状在x-y平面中为封闭曲线，该方法包括：
确定具有由函数定义的能量的振荡器的运动的位置和速度，该函数在所述凹槽形状的边界内为正并且在所述凹槽形状的所述边界上等于零；并且
基于所述运动的对应对的位置值和速度值确定所述刀具的所述路径的坐标，其中，各对中的位置值表示所述刀具的所述路径在所述x-y平面内的x坐标，并且各对中的速度值表示所述刀具的所述路径在所述x-y平面内的y坐标，
该方法还包括：
确定描述所述振荡器的所述运动的方程，其中，所述方程包括阻尼项；
相对于时间求解所述方程，以为对应的一组时间点确定所述振荡器的所述运动的一组位置值和速度值；
基于所述运动的对应位置值和速度值确定各时间点时所述刀具的所述路径的坐标，
更新所述阻尼项；
通过用更新的所述阻尼项求解所述方程来更新所述刀具的所述路径，
用阈值确定加工的性能度量；并且
如果所述性能度量不满足约束，则重复对所述阻尼项和所述刀具的所述路径的更新，
其中，所述方法的步骤由处理器来执行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振荡器的所述运动的所述位置和所述速度被确定为时间的函数，该方法还包括：
基于所述对应对的位置值和速度值的时间将所述坐标确定为所述时间的函数。
3.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：
将所述刀具与工件之间的初始啮合点选择为所述振荡器的所述运动的起始点。
4.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：
将加工的性能度量与阈值进行比较；并且
基于比较结果重复对所述阻尼项和所述刀具的所述路径的更新。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述约束为弯曲度、所述路径的长度、所述刀具的啮合角度、去除体积量以及所述刀具的切割力中的一者或组合。
6.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：
确定Rvachev(R)函数作为所述振荡器的所述能量的所述函数；
使用所述R函数确定描述所述振荡器的所述运动的方程，其中，所述方程包括阻尼项；
用所述阻尼项的不同值求解所述方程，以产生所述刀具的一组路径；并且
从所述一组路径中选择出对应于最佳性能度量的所述刀具的所述路径。
7.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括：
根据来自所述一组路径的各路径模拟由所述刀具的所述运动进行的加工，以产生一组模拟结果；并且
确定来自所述一组模拟结果的各模拟结果的性能度量，以产生一组度量；并且
根据成本函数从所述一组度量中选择出最佳性能度量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述性能度量包括沿着所述路径运动的所述刀具的啮合面或由所述刀具的所述运动去除的体积。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述性能度量包括所述啮合面，该方法包括：
在所述刀具的表面的至少一部分上布置一组点；
确定所述一组点中的各点与所述工件的由所述运动修改的表面之间的距离；并且
基于具有小于阈值的所述距离的所述点的子集确定所述啮合面。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述性能度量包括由所述刀具的所述运动去除的所述体积，该方法包括：
对于所述刀具的所述路径的片段生成波及体积，所述片段定义所述刀具在模拟期间从所述刀具的前一位置至下一位置的所述运动；
投射光穿过所述波及体积，以表示所述刀具相对于所述工件的运动；
基于至少一些光线与所述工件的相交由所述波及体积确定从所述工件去除的体积的一部分；并且
对于所述路径的全部片段重复生成步骤、投射步骤以及确定所述体积的所述一部分的步骤，以产生由所述刀具的所述运动去除的所述体积。
11.一种用于确定加工凹槽形状的刀具的路径的系统，该凹槽形状由x-y平面上的封闭曲线给出，该系统包括处理器，该处理器包括：
确定位置和速度的代码装置，该确定位置和速度的代码装置适用于确定具有由函数定义的能量的振荡器的运动的位置和速度，该函数在所述凹槽形状的边界内为正并且在所述凹槽形状的所述边界上等于零；以及
确定坐标的代码装置，该确定坐标的代码装置适用于基于所述运动的对应对的位置值和速度值确定所述刀具的所述路径的坐标，其中，各对中的位置值表示所述刀具的所述路径在所述x-y平面上的x坐标，并且各对中的速度值表示所述刀具的所述路径在所述x-y平面上的y坐标，
所述确定位置和速度的代码装置还适用于：
确定描述所述振荡器的所述运动的方程，其中，所述方程包括阻尼项；
相对于时间求解所述方程，以为对应的一组时间点确定所述振荡器的所述运动的一组位置值和速度值；
所述确定坐标的代码装置还适用于：
基于所述运动的对应位置值和速度值确定各时间点时所述刀具的所述路径的坐标，
更新所述阻尼项；
并且通过用更新的所述阻尼项求解所述方程来更新所述刀具的所述路径；
用阈值确定加工的性能度量；
并且如果所述性能度量不满足约束，则重复对所述阻尼项和所述刀具的所述路径的更新。
12.根据权利要求11所述的系统，该系统还包括：
模拟系统，该模拟系统用于根据所述路径模拟对工件进行的加工，以确定所述路径的性能度量并且更新阻尼项。
CN201580016346.3A 2014-03-26 2015-02-27 用于确定加工凹槽形状的刀具的路径的方法和系统 Expired - Fee Related CN106133628B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/225,801 US9575486B2 (en) 2014-03-26 2014-03-26 Oscillator-based path planning for machining of a pocket shape in workpiece
US14/225,801 2014-03-26
PCT/JP2015/056576 WO2015146532A1 (en) 2014-03-26 2015-02-27 Method and system for determining path of tool machining pocket shape

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106133628A CN106133628A (zh) 2016-11-16
CN106133628B true CN106133628B (zh) 2018-10-30

Family

ID=52774441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580016346.3A Expired - Fee Related CN106133628B (zh) 2014-03-26 2015-02-27 用于确定加工凹槽形状的刀具的路径的方法和系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9575486B2 (zh)
JP (1) JP6242497B2 (zh)
CN (1) CN106133628B (zh)
DE (1) DE112015001435T5 (zh)
WO (1) WO2015146532A1 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160004247A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Thermwood Corporation System for producing components of various product designs
CN105373072A (zh) * 2014-09-01 2016-03-02 富泰华工业（深圳）有限公司 高精度平面加工系统及方法
JP6847035B2 (ja) * 2014-11-07 2021-03-24 ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータＮｕｏｖｏ Ｐｉｇｎｏｎｅ Ｓ．Ｒ．Ｌ． 機械加工プログラムを生成するための方法及びマシンツール
CN105700478A (zh) * 2014-11-26 2016-06-22 沈阳机床(集团)设计研究院有限公司上海分公司 生成数控机床加工控制数据的系统及方法
US10324448B2 (en) * 2015-02-18 2019-06-18 Xebec Technology Co., Ltd. Path calculation program, processing apparatus, path calculation method, tool, and processed article
US9933256B2 (en) 2015-04-09 2018-04-03 Mitutoyo Corporation Inspection program editing environment including real-time feedback related to throughput
US9952586B2 (en) * 2015-04-09 2018-04-24 Mitutoyo Corporation Inspection program editing environment with simulation status and control continually responsive to selection operations
WO2017157917A1 (en) * 2016-03-14 2017-09-21 Danmarks Tekniske Universitet Robotic system and method for manufacturing of objects
WO2018053637A1 (en) * 2016-09-22 2018-03-29 The University Of British Columbia Geometric modelling for facilitating simulation for manufacturing operations
US10162330B2 (en) * 2016-10-25 2018-12-25 The Boeing Company Methods and systems for generating a continuous helical tool path for parts having multiple central axes
CN107204022B (zh) * 2017-05-31 2021-01-05 铜仁市万山区丹凤朱砂工艺品研发检测鉴定中心有限公司 一种根据加工曲线获取加工路径的方法
CN107491034B (zh) * 2017-08-28 2020-02-21 华中科技大学 一种基于协变场泛函的刀轴矢量优化方法
CN108389202B (zh) * 2018-03-16 2020-02-14 青岛海信医疗设备股份有限公司 三维虚拟器官的体积计算方法、装置、存储介质及设备
CN109840380B (zh) * 2019-02-16 2021-03-12 北京理工大学 一种考虑多模态振动与工件加工响应的稳定性预测方法
EP4016213A4 (en) * 2020-03-25 2022-10-19 Chengdu Aircraft Industrial (Group) Co., Ltd. TOOL PATH GENERATION METHOD FOR BIDIRECTIONAL CUTTING EDGE TOOL
CN112613150B (zh) * 2020-12-31 2023-12-26 华中科技大学 一种切削几何体的图像表达方法
CN115587441B (zh) * 2022-10-14 2024-01-05 山东大学 一种流道结构增减材复合制造工艺规划方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1417354A (zh) * 2001-10-30 2003-05-14 山崎马扎克株式会社 激光淬火控制方法及激光淬火装置
US6591158B1 (en) * 2000-06-09 2003-07-08 The Boeing Company Methods and apparatus for defining a low-curvature tool path
CN102822756A (zh) * 2010-03-31 2012-12-12 三菱电机株式会社 用于优化加工仿真的系统和方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2146441A (en) 1983-09-07 1985-04-17 Bl Tech Ltd Leak detection
US4833617A (en) 1987-08-14 1989-05-23 General Electric Company Solid modeling based adaptive feedrate control for NC machining
JP3347964B2 (ja) 1997-01-17 2002-11-20 三菱電機株式会社 自動プログラミング装置および方法
US5910041A (en) * 1997-03-06 1999-06-08 Keltech Engineering Lapping apparatus and process with raised edge on platen
US6396492B1 (en) 1999-08-06 2002-05-28 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc Detail-directed hierarchical distance fields
US20010035400A1 (en) * 2000-05-05 2001-11-01 Andreas Gartner Method for sundering semiconductor materials
US6494093B2 (en) * 2000-05-24 2002-12-17 American Gnc Corporation Method of measuring motion
US6724393B2 (en) 2001-03-16 2004-04-20 Mitsubishi Electric Research Labs, Inc. System and method for sculpting digital models
JP4625204B2 (ja) 2001-07-02 2011-02-02 ウチヤ・サーモスタット株式会社 安全装置付き電源コード
US6937911B2 (en) * 2002-03-18 2005-08-30 Nikon Corporation Compensating for cable drag forces in high precision stages
US7042458B2 (en) 2003-03-25 2006-05-09 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Methods for generating an adaptively sampled distance field of an object with specialized cells
US7451013B2 (en) 2004-04-29 2008-11-11 Surfware, Inc. Engagement milling
US7934172B2 (en) * 2005-08-08 2011-04-26 Micronic Laser Systems Ab SLM lithography: printing to below K1=.30 without previous OPC processing
US7715966B2 (en) 2007-03-02 2010-05-11 Cnh America Llc Method for creating spiral swath patterns for convex polygon shaped field boundaries
US8295972B2 (en) 2008-10-07 2012-10-23 Celeritive Technologies, Inc. High performance milling
US8566321B2 (en) * 2011-03-11 2013-10-22 Amco Llc Relativistic concept measuring system for data clustering
US20130262066A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 Huseyin Erdim System and Method for Analyzing Engagement Surfaces Between Tools and Workpieces During Machining Simulation
DE102012106849A1 (de) 2012-07-27 2014-05-28 Open Mind Technologies Ag Verfahren zur teilweisen oder vollständigen Bearbeitung einer beliebigen Kavität

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6591158B1 (en) * 2000-06-09 2003-07-08 The Boeing Company Methods and apparatus for defining a low-curvature tool path
CN1417354A (zh) * 2001-10-30 2003-05-14 山崎马扎克株式会社 激光淬火控制方法及激光淬火装置
CN102822756A (zh) * 2010-03-31 2012-12-12 三菱电机株式会社 用于优化加工仿真的系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017504908A (ja) 2017-02-09
CN106133628A (zh) 2016-11-16
WO2015146532A1 (en) 2015-10-01
DE112015001435T5 (de) 2016-12-29
JP6242497B2 (ja) 2017-12-06
US9575486B2 (en) 2017-02-21
US20150277436A1 (en) 2015-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106133628B (zh) 用于确定加工凹槽形状的刀具的路径的方法和系统
Calleja et al. Highly accurate 5-axis flank CNC machining with conical tools
US9892215B2 (en) System and method for determining feedrates of machining tools
JP5805328B2 (ja) 工具による工作物の機械加工をシミュレートする方法及びシステム
CN115769155B (zh) 具有刀具尺寸控制以促进2.5轴减材制造过程的计算机辅助生成式设计
Li et al. Arc–surface intersection method to calculate cutter–workpiece engagements for generic cutter in five-axis milling
US20130262066A1 (en) System and Method for Analyzing Engagement Surfaces Between Tools and Workpieces During Machining Simulation
US20240085881A1 (en) Computer aided generative design with layer boundary determination to facilitate 2.5-axis subtractive manufacturing processes
Erdim et al. Cutter workpiece engagement calculations for five-axis milling using composite adaptively sampled distance fields
Ju et al. A solid-analytical-based method for extracting cutter-workpiece engagement in sculptured surface milling
Petrzelka et al. Advanced process planning for subtractive rapid prototyping
Inui et al. Cutter engagement feature extraction using triple-dexel representation workpiece model and GPU parallel processing function
Duvedi et al. The edge–torus tangency problem in multipoint machining of triangulated surface models
Luo et al. Optimal tool orientation generation and chip volume/cutting force predictions for 5-axis CNC machining of curved surfaces using flat-end mills
Erdim et al. High accuracy computation of geometric properties of cutter workpiece intersection using distance fields for NC milling
Chen et al. Design for manufacturing: Geometric manufacturability evaluation for five-axis milling
Yau et al. Concurrent process planning for finish milling and dimensional inspection of sculptured surfaces in die and mould manufacturing
Xú et al. Feature recognition for virtual machining
CN115917457A (zh) 具有过滤以促进2.5轴减材制造过程的计算机辅助生成式设计
Nie Efficient cutter-workpiece engagement determination in multi-axis milling by voxel modeling
Aras et al. State-of-the-art in geometric modeling for virtual machining
Liao et al. Data model-based toolpath generation techniques for CNC milling machines
Ren et al. High performance manufacturing of complex surfaces using inverse cutting profiles and NC verification of virtual models
Luo Toolpath and cutter orientation optimization in 5-Axis CNC machining of free-form surfaces using flat-end mills
Somavar Muniappan Automatic Feature Recognition and Tool path Generation Integrated with Process Planning

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181030

Termination date: 20200227