CN112424710B - 用于加工复合几何特征的策略的选择 - Google Patents

Abstract

提供了一种方法(600)以及对应的系统(180)和计算机程序。获得(601)所要经由减材制造来制造的物体(400)的模型(150)。基于所述模型来识别(602)作为制造物体的一部分所要加工的几何特征(403，404，405)。所识别的几何特征包括复合几何特征(405)，该复合几何特征包括多个几何子特征(401，402)。访问(603)包括用于加工不同几何特征的策略的数据库(170)。该数据库包括用于加工所述复合几何特征的复合策略和用于加工相应的所述几何子特征的单独策略。从被包括在所述数据库中的策略中选择(604)用于加工相应的所述几何特征的策略。提供(605)用于使一个或多个机床(110)根据所选择的策略来制造物体的指令。选择用于经由减材制造加工相应的所述几何特征的策略包括选择用于加工所述复合几何特征的所述复合策略。

Description

用于加工复合几何特征的策略的选择

技术领域

本公开总体上涉及加工，并且特别是涉及用于减材制造的加工操作的工艺计划。

背景技术

通常采用计算机辅助设计(CAD)模型来定义所要制造的物体。也可以经由产品和制造信息(PMI)来获得所要制造的物体的公差和其它要求。可以经由通过一个或多个机床执行的加工操作来执行制造。安装在机床中的切削刀具通过机床相对于工件移动，使得切削刀具从工件上切下材料，以形成所要制造的物体。

通常采用计算机辅助制造(CAM)来决定如何制造由CAD模型定义的物体。这是一项复杂的任务，其涉及许多因素/参数，诸如选择机床、操作顺序(例如涉及粗加工、半精加工和精加工)、操作策略、用于保持工件的固定装置、切削刀具、刀具路径和切削数据(诸如进刀速度、切削速度和切削深度)。这些因素影响所制造物体的质量和精度，并且还可能影响制造时间和/或切削刀具的磨损。因此，CAM程序员通常需要大量的时间和经验来进行适当的权衡，以便为这一复杂的任务找到合适的解决方案。现代CAM软件可能包括一些自动化元件，以用于辅助CAM程序员，但CAM程序员仍然需要依靠经验以及反复试验才能真正找到合适的解决方案。所要制造的物体可以包括所要加工的许多不同的几何特征。因此，CAM程序员可能需要花费大量时间来遍历所有这些特征并限定如何加工这些特征。

通常采用计算机数控(CNC)机床以用于制造。采用后处理将CAM编程的结果转换为可由将制造物体的CNC机床的控制系统执行的机器代码。机器操作员(或CNC操作员)通常基于他们自己对机床的了解和经验来调适或修改机器代码。关于加工方法以及为了实现期望结果的偏好例如可以导致机器操作员修改机器代码。可能还需要修改机器代码以更正CAM编程中作出的错误。CNC操作员可能需要大量时间和/或经验来对机器代码进行适当的修改。而且，通常采用试运行来检查机器代码真正导致机器按预期执行。也可以执行计算机模拟，以检测潜在的问题。试运行和模拟可能例如会产生额外的费用并且/或者导致延迟。

将期望的是提供新的方式来解决一个或多个上述问题。

发明内容

提供具有独立权利要求中限定的特征的方法、系统和计算机程序，以用于解决上述问题中的一个或多个问题。在从属权利要求中限定了优选实施例。

因此，第一方面提供了一种方法的实施例。该方法包括：获得所要经由减材制造(诸如金属切削)来制造的物体的模型；以及基于模型来识别作为制造物体的一部分所要加工的多个几何特征。所述多个几何特征包括复合(或相对较复杂)几何特征，该复合几何特征包括多个几何子特征(或相对较不复杂的几何特征)。该方法包括访问包括(或存储)用于加工不同几何特征的策略的数据库。该数据库包括用于加工复合几何特征的复合策略以及用于加工相应几何子特征的单独策略。该方法包括：从被包括在数据库中的策略选择用于经由减材制造来加工相应几何特征的策略；以及提供用于使一个或多个机床根据所选择的策略制造物体的指令(例如机床代码，诸如CNC代码)。选择用于经由减材制造加工相应几何特征的策略包括选择用于加工复合几何特征的复合策略。

应当理解，复合几何特征不必一定包括复合材料。相反，“复合几何特征”中的词语“复合”是指复合几何特征包括多个几何子特征的事实。

复合几何特征可以例如由多个几何子特征组成。换句话说，所述多个几何子特征可以例如一起形成(或构成)复合几何特征。

应当理解，除了用于加工相应几何子特征的单独策略之外，在数据库中还包括用于加工复合几何特征的复合策略。

应当理解，可以经由单个选择(诸如在所有可用策略1、2、3、4...之间进行选择)或一系列步骤(诸如首先选择切削刀具，然后再在涉及使用所选择的切削刀具的可用策略之间进行选择)来选择策略。

该模型可以例如是三维模型，诸如CAD模型。

该方法可以例如是计算机实现方法。

该策略可以例如由数字处理器基于来自人类用户的输入来选择。

发明人已经认识到，可以收集CAM程序员、机床操作员和/或在减材制造(例如金属切削)领域有知识的人员的经验和技术诀窍(或知识)，并将其编入用于加工不同几何特征的策略，以便于生成用于使机床经由减材制造来制造物体的指令(诸如机器代码或计算机数控CNC代码)。使用具有所存储的策略的数据库帮助用户从所要加工的物体的模型(诸如CAD模型)中得到用于使一个或多个机床加工物体的指令，例如考虑优先级，诸如零件质量、产量、生产率等。使用具有所存储的策略的数据库还可以防止用户意外地设计出可能会损坏床、切削刀具和/或所制造的物体的无法工作的加工策略。

应当理解，存储在数据库中的策略不必一定是详细指定如何加工几何特征的完整方案。例如，可以允许(或甚至要求)用户调适或补充所选择的策略，以适应当前情况。例如，可以提示用户指示在所选择的策略中采用的期望切削数据。例如，可以提示用户指示是否应更改所选则的策略的某一要素。仍然，与耗时且需要大量经验的常规方法相比，所提出的方法降低了用户面临的任务的复杂性。还要注意，常规方法需要CAM软件和CAM编程技能。所提出的方法可以例如帮助没有CAM经验的用户从物体模型到达用于使一个或多个机床加工物体的指令(诸如CNC代码)。例如，可以不需要使用传统的CAM软件。

还应当理解，对于存储在数据库中的策略，不一定必需预先确定如何执行加工的所有要素。例如，策略可以包括用于基于情况确定合适的切削数据的公式或算法，而不是涉及使用预定切削数据。切削数据例如可以基于用于制造物体的材料、所选择的切削刀具、所选择的刀具路径或经由用户界面指示的用户偏好来确定。

在用于加工所识别的特征的所有可能策略之中，所选择的策略不一定是最优的(例如最快，或者使用最少数量的切削刀具)，但可以是可以成功地用于加工所识别的几何特征的策略的示例。由于在理论上可能的用于加工给定几何特征的策略的空间过大，所以实践中不可能找到绝对最佳的策略。

发明人还认识到，尽管可以使用用于加工复合几何特征的几何子特征中的每个几何子特征的单独策略来加工复合几何特征，但可以通过使用可以考虑所涉及的各个几何子特征以及它们之间如何相对定位的复合策略(而不是仅仅一次加工一个子特征，而忽略复合几何特征的整体形状)来改善关于诸如生产率(或制造速度)、表面质量和/或刀具磨损等方面的性能。复合策略可以例如涉及在使用同一切削刀具的组合加工操作中对两个或更多个几何子特征(或两个或更多个几何子特征的一部分)进行加工，而不是使用不同的切削刀具一次一个地对几何子特征进行加工。复合策略可能例如涉及以在几何子特征是复合特征的一部分的情景下工作良好(并且/或者有效)但在几何子特征是形状不同的复合几何特征的一部分的情景下将是不合适(并且/或者将不是有效)的方式加工几何子特征。

与选择用于加工复合几何特征的几何子特征的单独策略相比，选择用于加工整个复合几何特征的复合策略的能力还可以节省时间。

根据一些实施例，复合策略可以包括：以如下的方式加工多个几何子特征中的几何子特征，该方式与被包括在数据库中的用于加工所述几何子特征的单独策略所指定的方式不同(例如，使用不同的机床、不同的切削刀具、不同的切削数据或不同类型的刀具路径图案)。换句话说，复合策略可以不仅仅是被包括在数据库中的用于加工几何子特征的单独策略的组合。

根据一些实施例，识别复合几何特征可以包括：识别几何子特征；以及接收指示几何子特征形成复合几何特征的相应部分的用户输入(例如，经由人机界面、HMI)。用户可以例如在选择策略时选择将哪些识别出的几何特征作为复合几何特征的子特征处理以及将哪些识别出的几何特征单独处理。

根据一些实施例，识别复合几何特征可以包括：识别几何子特征；以及在数据库中检查所识别的几何子特征是否形成被包括在数据库中的策略所针对的复合几何特征的相应部分(或者是否一起形成复合几何特征)。换句话说，在选择策略时，可以采用数据库来选择将哪些识别出的几何特征作为复合几何特征的子特征处理以及将哪些识别出的几何特征单独处理。数据库中的检查可以例如由计算机实现算法自主地执行。

根据一些实施例，识别复合几何特征可以包括：在数据库中定位(或找到)被包括在数据库中的策略所针对的几何特征。所定位的几何特征可以包括复合几何特征。识别复合几何特征可以包括：在模型的至少一部分中搜索复合几何特征。换句话说，如果在数据库中找到/定位复合几何特征(及相关策略)，则可以在所要制造的物体的模型中搜索复合几何特征。例如在所要加工的物体的模型中可以不搜索在数据库中未找到/定位的几何特征。

根据一些实施例，识别复合几何特征可以包括：向用户(例如经由显示器)示出所要制造的物体的模型；接收指示模型的所选择的部分的用户输入(例如经由HMI)；以及在数据库中定位被包括在数据库中的策略所针对的几何特征。所定位的几何特征可以包括复合几何特征。识别复合几何特征可以包括：在模型的所选择的部分中搜索复合几何特征。换句话说，如果在数据库中找到/定位复合几何特征(及相关策略)，则可以在由用户选择的模型的一部分中搜索复合几何特征。例如在所要加工的物体的模型中可以不搜索在数据库中未找到/定位的几何特征。

根据一些实施例，识别作为制造物体的一部分所要加工的多个几何特征可以包括：向用户(例如经由显示器)示出所要制造的物体的模型；接收指示模型的所选择的部分的用户输入(例如经由HMI)；以及在模型的所选择的部分中识别几何特征。

根据一些实施例，该方法还可以包括获得指示物体的一个或多个优先制造方面(或因素)的用户输入。所述一个或多个优先方面可以包括刀具寿命和/或表面质量和/或物体制造速度(其也可称为生产率)。对于通过组合用于加工几何子特征的单独策略而获得的组合策略，该方法可以包括使用所述一个或多个优先方面对复合策略和组合策略进行排名。可以响应于复合策略比组合策略排名更高(换句话说，它更好地匹配所述一个或多个优先方面)来执行选择用于加工复合几何特征的复合策略。换句话说，使用所述一个或多个优先方面将复合策略和组合策略相对于彼此进行排名。如果复合策略的排名高于组合策略(换句话说，它更好地匹配所述一个或多个优先方面)，则选择复合策略以加工复合特征。

根据一些实施例，该方法还可以包括响应于组合策略的排名高于组合策略来选择组合策略以加工复合几何特征。因此，如果组合策略的排名高于复合策略(换句话说，它更好地匹配所述一个或多个优先方面)，则可以选择组合策略以加工复合几何特征。

根据一些实施例，数据库可以包括指示与复合策略相关联的一个或多个优先方面(诸如刀具寿命和/或表面质量和/或物体制造速度)和与用于制造子特征的策略相关联的一个或多个优先方面(诸如刀具寿命和/或表面质量和/或物体制造速度)的数据(其例如可以被称为优先级数据)。复合策略和组合策略的排名可以基于该数据来进行。由于关于优先方面的数据可以存储在数据库中，所以例如可以不需要分析策略以用于确定它们是否与用户指示的一个或多个优先方面兼容。

例如，可以从数据库中检索出针对策略的优先方面的数据，并且可以例如将数据与由用户输入指示的优先方面进行比较。

除了相应的策略之外，关于针对策略的优先方面的数据例如也可以存储在数据库中。

根据一些实施例，该方法可以包括获得指示物体的一个或多个优先制造方面的用户输入。所述一个或多个优先方面可以包括刀具寿命和/或表面质量和/或物体制造速度。该方法可以包括关于所述一个或多个用户指示的优先方面确定复合策略的排名。换句话说，可以关于用户指示的优先方面评估复合策略，以获得相对于这一个或多个优先方面的一致程度的度量。如果复合策略关于所述一个或多个优先方面的排名超过阈值(换句话说，如果复合策略与所述一个或多个优先方面兼容)，则可以在所要制造的物体的模型中搜索复合几何特征。如果复合策略与所述一个或多个用户指示的优先方面不兼容，则可以不需要在所要制造的物体的模型中搜索复合特征。

根据一些实施例，所选择的策略中的每个策略均可以包括用于加工几何特征所要采用的一个或多个切削刀具、和/或加工几何特征的不同零件(或部分)的顺序、和/或用于在加工几何特征期间使用的切削数据(诸如进刀速度和/或切削速度和/或切削深度)、和/或用于加工几何特征所要采用的一个或多个机床。

根据一些实施例，该方法还可以包括获得从制造物体的工件(或库存模型)的模型。选择策略中的至少一个策略可以基于工件的模型来进行，并且/或者，所选择的策略中的至少一个策略可以基于工件的模型进行调适。工件的模型可以例如是三维模型，诸如CAD模型。

第二方面提供了包括指令的计算机程序的实施例，当该指令由计算机执行时，该指令使计算机执行第一方面的任一实施例的方法。

以上针对根据第一方面的方法的实施例呈现的效果和/或优点也可以适用于根据第二方面的计算机程序的对应实施例。

例如，该计算机程序可以在计算机程序产品中提供。换句话说，计算机程序产品可以包括具有指令的计算机可读介质，当该指令由计算机(或由被包括在计算机中的处理器)执行时，该指令使计算机执行第一方面的任一实施例的方法。计算机可读介质可以例如是暂时性计算机可读介质(诸如将指令从发射器运载到接收器的信号或波)或非暂时性计算机可读介质(诸如上面存储指令的存储介质或存储器)。暂时性计算机可读介质的其它示例包括电信号、光学信号和无线电信号。

第三方面提供了一种系统的实施例，该系统被配置用以：获得所要经由减材制造来制造的物体的模型；以及基于模型识别作为制造物体的一部分所要加工的多个几何特征。所述多个几何特征包括复合几何特征，该复合几何特征包括多个几何子特征。该系统被配置用以访问数据库，该数据库包括用于加工不同几何特征的策略。该数据库包括用于加工复合几何特征的复合策略以及用于加工相应几何子特征的单独策略。该系统被配置用以：从被包括在数据库中的策略选择用于经由减材制造来加工相应几何特征的策略；以及提供用于使一个或多个机床根据所选择的策略来制造物体的指令。选择用于经由减材制造来加工相应几何特征的策略包括选择用于加工复合几何特征的复合策略。换句话说，该系统被配置用以选择用于加工复合几何特征的复合策略。

该系统例如可以包括配置用以执行如第一方面的任一实施例中限定的方法的一个或多个处理器。该系统可以例如包括具有指令的一个或多个存储介质，该指令用于使所述一个或多个处理器执行如第一方面的任一实施例中限定的方法。

该系统可以例如包括所述数据库。

该系统可以例如包括用于接收用户指令的用户界面(例如HMI)。

该系统可以例如包括用于向用户呈现信息的显示器(或屏幕)。例如，可以采用显示器来向用户显示数据，该数据提供对系统如何做出决策的洞察。

该系统可以例如包括机器代码生成器，该机器代码生成器被配置用以生成用于使一个或多个可用机床经由减材制造来制造物体的指令。

该系统可以例如包括一个或多个可用机床、和/或一个或多个可用切削刀具、和/或用于保持工件的一个或多个可用固定装置。

该系统可以例如被包括在机床(诸如CNC机床)中。

以上针对根据第一方面的方法的实施例呈现的效果和/或优点也可以适用于根据第三方面的系统的对应实施例。

注意，本公开的实施例涉及权利要求中书叙述的特征的所有可能的组合。

附图说明

在下文中，将参考附图更详细地描述示例实施例，在附图中：

图1是示例加工现场和相关设备的示意性概图；

图2示出了示例几何特征的立体图，针对该示例几何特征的策略可以被存储在数据库中；

图3示出了用于加工相同几何特征的刀具路径图案的两个不同示例；

图4是所要制造的示例物体的侧视图；

图5是图4的物体的立体图；

图6是根据实施例的由图1中所示的系统执行的方法的流程图；

图7至图9是用于如何在图6的方法中选择复合几何特征的示例方案的流程图；

图10是根据实施例的与图6中所示的方法相似的方法的流程图，但其中提供了关于加工的优先方面的用户输入；以及

图11是可以从中选择策略的示例数据库的示意性概图。

所有附图都是示意性的，不一定是按比例绘制的，并且通常仅示出为了阐明相应实施例所必需的部分，而其它部分可以被省去或仅被建议。除非另外指出，否则在多幅附图中出现的任何附图标记在整个附图中均指相同的物体或特征。

具体实施方式

图1是加工现场100和相关设备的示意性概图。一个或多个机床110布置在加工现场100处，以用于执行减材制造。机床110可以例如适于金属切削。机床110可以适于执行加工操作，例如金属切削操作，诸如钻孔、铣削、车削、铰孔或螺纹加工。例如，可以采用机床数据库来跟踪可用的机床110。

一个或多个切削刀具120可用于由机床110使用以执行加工操作，其中，切削刀具120相对于工件130移动，以用于从工件130切下材料。可由机床110使用的切削刀具120可以例如布置在刀具库(未示出)中，切削刀具120可以从该刀具库馈送到机床110中的适当位置，以更换先前使用的切削刀具120。切削刀具120可以例如由机器人装置更换或者可以手动更换。例如，可以采用切削刀具数据库来跟踪可用的切削刀具120。切削刀具110可以是在加工现场100处直接可用的，或者可以在仓库190中可用，可以从该仓库中取出切削刀具。

切削刀具120可以包括通用切削刀具以及专门适合用于切削某些材料或切削某些形状的切削刀具。其中的一些切削刀具120可以是由单块材料(诸如钢或硬质合金)形成的实心切削刀具。其中的一些切削刀具120可以由装配在一起以形成切削刀具的多个零件组成。其中的一些切削刀具120可以例如配备有可更换的切削刀片(未示出)。切削刀片可以例如包括硬质合金或陶瓷材料，并且可以例如设置有各种涂层，以满足用户需求。涂层可以例如适于切削某些材料，和/或可以适于提高耐热性和/或耐磨性。一个或多个固定装置140可用于在加工期间将工件130保持在适当的位置。可由机床110使用的固定装置140可以例如存放在机床110的附近，使得可以在需要更换当前采用的固定装置140时取出固定装置140。固定装置140可以例如由机器人装置更换或者可以手动更换。

应当理解，图1中所描绘的固定装置140是示例，并且可以设想到许多其它类型的固定装置。

机床110可以配备有冷却系统(未示出)，以用于在加工期间提供冷却。冷却例如可以经由冷却流体来提供。

机床110配备有用于控制机床110的控制系统111。机床110的控制系统111可以例如控制机床110的伺服机构，以用于使切削刀具120相对于工件130移动。在一些机床110中，控制系统111可以使切削刀具120和工件130两者移动。机床110可以例如是计算机数控(CNC)机床110，并且控制系统111可以适于执行CNC代码。

所要制造的物体由模型150(诸如三维CAD模型150)定义。可以经由产品和制造信息(PMI)160指定关于形状精度、几何尺寸和/或表面光洁度方面的物体公差。PMI 160还可以指定用于制造物体的材料。

为了使机床110能够根据模型150和PMI 160制造物体，需要为机床110的控制系统111生成适当的指令。

这种指令的生成是复杂的任务，其涉及选择例如操作顺序(例如，为了执行不同的操作步骤(诸如表面加工、制作孔和螺纹加工)的顺序)、机床110、切削刀具120、固定装置140以及切削数据(例如进刀速度、切削速度和切削深度)。这些因素影响所制造物体的质量和精度，并且还可能影响制造时间和/或切削刀具的磨损。因此，即使对于有经验的人，用于控制系统111的合适指令的生成通常也涉及大量的反复试验。

然而，随着时间的推移，精通减材制造领域的人以及在切削刀具研制方面具有丰富经验的公司已经积累了关于如何加工不同几何特征的大量知识。该知识可以被编码并作为策略存储在数据库170中。数据库170包括用于加工不同几何特征的策略。数据库170还可以包括用于取决于工件130的材料来加工某种几何特征的不同策略。

图2示出了示例几何特征的立体图，针对该示例几何特征的相关联的策略被包括在数据库170中。由数据库170覆盖的几何特征可以例如包括可以具有相对简单的几何形状的共同特征的集合。由数据库170覆盖的几何特征还可以包括具有数个子特征(诸如孔或螺纹)的更复杂的特征。甚至相当复杂的特征也可以被包括在数据库170中，只要已经设计出用于制造它们的合适策略即可。

对于所要制造的给定物体，可以首先识别作为制造物体的一部分所要加工的几何特征。然后，可以采用数据库170以找到用于加工所识别的几何特征的策略。

尽管用于许多几何特征的策略可能已经存储在数据库170中，但在数据库170中当然可能存在一些特征缺少条目。因此，随着技术领域中的人们想出新的策略，可以随着时间的推移建立数据库170，以覆盖甚至更多的几何特征(或形状)。

对于其中的一些几何特征或所有几何特征，数据库170可以包括多个策略，这些策略定义加工相同几何特征的不同方式。因此，可以基于当前情况从数据库中选择策略。

图2示出了具有数个平坦表面211和在顶表面211中具有开口的孔212的物体210。所要加工的第一示例几何特征可以由上平坦表面211和孔212组成。换句话说，第一示例几何特征具有两个子特征211和212。在用于加工该几何特征的第一策略中，首先加工孔212，然后加工表面211。在第二策略中，首先加工表面211，然后加工孔212。

在形成表面211之后钻出孔212(如在第二策略中一样)可能会导致在表面212处靠近钻具进入孔212处变形(或损坏)。在钻出孔212之后形成表面211(如在第一策略中一样)可能会导致孔212中靠近表面211的变形。由相应策略引起的变形是否可接受可以取决于针对所要制造的物体规定的公差，但是还可以取决于可用于执行加工的切削刀具。一些钻具例如可能比其它钻具对表面211造成更大的变形，因此需要额外的加工操作，以去除由钻孔引起的变形。在这种情况下，第一策略(首先加工孔212)可能比第二策略(首先加工表面211)更合适。因此，可以基于可用的切削刀具从数据库170中选择合适的策略。

可能影响第一策略与第二策略之间的选择的另一个因素是用来制作孔212的钻具的弯曲，这可能会影响精度。表面211的加工首先减小了所要钻出的孔212的深度，这可能影响钻具弯曲的程度。

此外，如果可用的钻具较短，则可能希望的是采用第二策略(首先加工表面211)，因为首先加工表面211减小所要钻出的孔212的深度，使得钻具伸得足够远，以制作孔。

第二示例几何特征是图2中所示的物体220的平坦上表面221。图3示出了可用于加工几何特征221采用的不同类型的刀具路径图案的两个示例。

图3从上方示出了示例特征221。用于加工特征221的第一策略采用一种类型的刀具路径图案310，其中，切削刀具120来回经过表面221。用于加工特征221的第二策略采用一种类型的刀具路径图案320，其中，切削刀具120朝向表面221的中心向内螺旋。

应当理解，图3中所示的刀具路径图案是示意性的，并且螺旋形刀具路径图案320例如可以更大，使得其覆盖整个表面221。

第一刀具路径图案310相当简单且便于使用。然而，切削刀具120来回移动的事实意味着切削刀具120在线311的相应侧处沿不同方向经过沿虚线311的区域，这可能导致在采用某些切削刀具时沿虚线311的不期望的粗糙度或不均匀的区域。所选择的策略也可能对刀具寿命产生负面影响，或者在一些情况下可能导致刀具断裂。

第二刀具路径图案320允许切削刀具120沿刀具路径以更均匀的方式(与切削刀具120可以进出切口走刀的第一刀具路径图案310相比)执行切削。第二刀具路径图案320不遭受与第一刀具路径图案310相关联的潜在问题，并因此对于一些切削刀具120可以是优选的。因此，可以基于可用切削刀具120从数据库170中选择合适的策略。

注意，可以基于可用切削刀具120的尺寸来调适在第一刀具路径图案310中在表面221上来回走刀的次数。如果使用具有小直径的铣刀，则可能需要通过较大的走刀次数。如果采用具有较大直径的铣刀，则可以采用较小的走刀次数。例如，这可能会影响制造时间和/或刀具磨损。

以上参考图2和图3描述的示例策略相对简单，因为它们涉及相对简单的形状210和220。应当理解，用于加工更复杂的几何特征(诸如图2中所示的示例特征230)的策略通常更复杂。技术人员认识到，用于加工更复杂的几何特征的策略可以例如涉及使用不同的切削刀具和几种不同类型的刀具路径图案的几种不同的加工操作。一些几何特征的加工例如可以包括诸如粗加工、半精加工和精加工的步骤。这些步骤中的每个步骤例如可以包括几个加工操作。技术人员还认识到，单个策略可以包括由不同机床110执行的几种加工操作。通过在不同策略之间进行选择，一个策略不仅可以影响执行加工操作的顺序，而且可以影响采用不同机床110的顺序。

应当理解，数据库170可以包括用于加工比图2中所示的几何特征更多的几何特征的策略。还应当理解，以上参考图3描述的刀具路径图案310和320仅意图作为简单示例，并且还可以设想到其它刀具路径图案(例如，包括三维的刀具路径，而不是如图3中的平面中的刀具路径)。

还应当理解，尽管策略可以与某种类型的刀具路径图案相关联，但该策略不必包括所要采用的实际刀具路径。所要用于制造的实际刀具路径可以例如在为所有所要加工的几何特征选择策略之后生成。刀具路径例如可以由计算机实现算法基于针对所要加工的几何特征选择的策略来生成。

系统180适于生成指令，以用于使机床110制造由模型150和PMI160定义的物体。系统180配备有用于用户交互的用户界面181。用户界面181可以例如是人机界面(HMI)。HMI可以例如包括触摸屏181和一个或多个按键或按钮。系统180适于从数据库170中选择策略并生成用于机床110的指令。这种任务可以例如由一个或多个处理器182执行。处理器182可以例如是数字处理器。

系统180可以例如以具有带有通信可能性的嵌入式/独立的人机界面(HMI)的固定或便携式计算机装置的形式位于加工现场100，例如，配备有合适软件的平板电脑或智能手机。在其它实施例中，系统180可以例如集成为其中的一个或多个机床110的一部分。可替代地是，系统180可以布置在远程位置，或者可以在另一合适的平台(例如基于云的技术)上启用，其可以以安全且有效的方式进行软件的通信、计算、存储和部署。在优选实施例中，系统180实现为在平板计算机上运行的软件应用程序。

例如，采用通信地连接到系统180并包括例如机床数据库和/或切削刀具数据库和/或策略数据库和/或模型数据库和/或PMI数据库的数据库170来跟踪可用机床110。数据库170可以在系统180的本地存储器中实现或实现为基于网络的存储，例如服务器或虚拟/云服务器存储。

系统180可以例如包括所述数据库170。还可以设想到将数据库170布置在远程位置或数据库170基于云的实施例。在优选实施例中，系统180实现为在平板计算机上运行的软件应用程序。

现在将参考图4至图6描述系统180的操作。图6是根据实施例的由系统180执行的方法600的流程图。图4是所要制造的示例物体400的侧视图，并且图5是图4中的示例物体400的立体图。物体400具有第一孔401和位于第一孔401的底部处的第二孔402。第二孔402是通孔，并且具有比第一孔401小的直径。物体400还具有第三孔403。第一孔401和第三孔403在物体的上表面404中都具有开口。三个孔401、402和403以及上表面404是物体400的几何特征。然而，第一孔401和第二孔402可以视为复合几何特征405的几何子特征。换句话说，复合几何特征405由两个孔401和402组成。下面将参考示例物体400描述方法600。然而，应当理解，物体400仅用作示例，并且方法600可以同样适用于许多其它类型的物体(例如，具有甚至更多几何特征的更复杂的物体)。

在方法600的第一步中，获得601所要经由减材制造来制造的物体400的模型150。在本实施例中，模型150是由部件设计者在远程计算机处生成的计算机辅助设计(CAD)模型，并且该CAD模型由系统180接收。然而，也可以设想到通过系统180或系统180的用户生成CAD模型150的实施例。PMI 160例如可以使用CAD模型150获得。

然后，基于模型150来识别602作为制造物体400的一部分所要加工的多个几何特征。所识别的几何特征可以例如构成所要制造的物体的一部分，或者可以是在可以加工物体的最终形状之前所要加工的中间形状。几何特征的识别602可以例如经由计算机算法自动执行。用于几何特征的这种自动检测(也称为特征识别)的几种方案在本领域中是已知的，并因此本文不再进一步描述这种方案。然而，下面将参考图7至图9描述用于检测复合几何特征的各种方案。这些方案中的一些涉及用户交互。

所述多个识别出的几何特征包括复合几何特征，该复合几何特征包括多个几何子特征。在本示例中，复合几何特征405由第一孔401和第二孔402形成，其可以视为复合几何特征405的子特征。所述多个识别出的几何特征还包括第三孔403和上表面404。

然后，访问603数据库170。数据库170包括用于加工不同几何特征的策略。数据库170包括用于加工复合几何特征405的复合策略和用于加工几何子特征401和402的单独策略。

然后，从存储在数据库170中的策略之中选择604策略，以经由减材制造来加工所识别的几何特征。选择604策略的步骤包括选择用于工复合几何特征605的复合策略。在本示例中，这对应于使用所存储的复合策略以用于加工复合几何特征405，而不是使用单独的所存储的策略以用于加工第一孔401，然后再使用单独的所存储的策略以用于加工第二孔402。

在第一示例场景中，数据库170包括：第一钻孔策略，用于使用具有大直径的钻具来制作具有一定深度的第一孔401；以及第二钻孔策略，用于使用具有较小直径的钻具来制作第二孔402(其为通孔)。使用这两个单独的策略加工复合几何特征405将需要在钻出第一孔401之后更换切削刀具(在这种情况下为钻距)，因为需要具有较小直径的钻具来制作第二孔402。在至少一些情况下，这可能被认为是低效的。因此，将复合策略存储在数据库170中，以用于铣削复合几何特征405。该复合策略包括使用合适的铣削刀具，以用于对包括第一孔401和第二孔402的整个复合特征405进行加工。在本示例场景中，复合策略允许在不更改切削刀具的情况下加工复合特征405(而不是必须使用不同的钻具)。

在第二示例场景中，数据库170包括：第一铣削策略，用于制作具有一定深度和较大直径的第一孔401；以及第二铣削策略，用于制作第二孔402，该第二孔402是具有较小直径的通孔。即使这两个铣削策略采用相同的铣削刀具，但在启动第二铣削策略以用于制作第二孔402之前，第一铣削策略也可以导致铣削刀具从第一孔401缩回。实际上，第一铣削策略并没有考虑在它完成后将会发生的情况，并因此没有利用第二孔402位于第一孔401的底部的事实。因此，用于加工复合几何特征405的复合策略存储在数据库170中，以用于确保利用复合特征405的特定形状。在本示例场景中，当已完成第一孔402时，复合策略使铣削刀具停留在第一孔401中，使得它可以立即继续位于第一孔401的底部处的第二孔402。因此，与为第一孔401和第二孔402存储的单独策略相比，复合策略可以节省时间。

如上述两个示例场景所示，采用复合策略来加工复合几何特征可以是有利的，只要这种策略在数据库170中可用即可。如果在数据库170中没有这种复合策略可用(或者如下面参考图10至图11所描述的那样，所存储的复合策略与用户指示的优先级不兼容)，则系统180可以反过来采用存储在数据库170中的单独策略，以用于加工复合几何特征的相应子特征。

通常，从数据库170中选择的策略可以例如包括：

·包括例如表面加工、孔制作和螺纹加工的一系列的操作；

·用于执行制造的一个或多个机床110；

·供所述一个或多个机床110使用的一个或多个切削刀具120，

·用于保持工件130的一个或多个固定装置140；以及

·用于所述一个或多个切削刀具110的刀具路径图案类型。

所选择的策略还可以包括在加工期间使用冷却流体来提供冷却。

所选择的策略还可以包括用于基于情况确定合适的切削数据(诸如进刀速度、切削速度和切削深度)的手段。切削数据例如可以基于工件130的材料、由PMI 160设定的公差、所选择的类型的刀具路径图案以及所选择的切削刀具120来确定。

然后，提供605用于使一个或多个机床110根据所选择的604策略制造物体的指令。系统180例如可以包括用于生成指令的机器代码生成器183(或CNC代码生成器)，该指令用于机床110(或者该指令可以由所述一个或多个处理器182生成)。用于机床110的指令可以例如以CNC代码的形式提供。

在示例场景中，然后，将所生成605的指令经由有线或无线连接直接提供给机床110。在另一示例场景中，所生成605的指令经由互联网或经由基于云的服务从系统180提供给机床110。然后，机床110根据所接收到的指令经由减材制造来制造物体。在另一场景中，系统180被集成为机床110本身的一部分。

图7是用于如何在图6的方法600中识别复合几何特征的第一示例方案的流程图。在本示例方案中，识别602复合几何特征405的步骤包括：

·识别701几何子特征401和402；以及

·接收702指示几何子特征401和402形成复合几何特征405的相应部分的用户输入。

例如，子特征401和402可以由系统180经由特征检测(或识别)算法自动检测，但系统180可能无法检测复合几何特征405。因此，用户经由HMI 181(例如，通过点击触摸屏181上的特征401和402)指示子特征401和402一起形成复合几何特征405，针对该复合几何特征可以存在存储于数据库170中的复合策略。

图8是用于如何在图6的方法600中识别复合几何特征的第二示例方案的流程图。在本示例方案中，识别602复合几何特征405的步骤包括：

·识别801几何子特征401和402；以及

·在数据库170中检查802所识别的几何子特征401和402是否形成复合几何特征405的相应部分，在数据库170中可以包括针对该复合几何特征的策略。

例如，子特征401和402可以由系统180经由特征识别算法自动检测，并且系统180还能够使用数据库170来检测复合几何特征405。更具体地是，系统180访问802数据库170，以查看数据库中包括哪些复合几何特征，以及这些复合几何特征中的任一个复合几何特征是否由在所要制造的物体400的模型150中检测到的子特征组成。在本示例场景中，系统180能够在没有用户辅助的情况下检测复合几何特征。

图9是用于如何在图6的方法600中识别复合几何特征的第三示例方案的流程图。在本示例方案中，识别602复合几何特征405的步骤包括：

·向用户示出901所要制造的物体400的模型150；

·接收902指示模型150的所选择的部分的用户输入；

·在数据库170中定位903被包括在数据库中的策略所针对的几何特征，所定位的几何特征包括复合几何特征405；以及

·在模型150的所选择的部分中搜索904复合几何特征405。

换句话说，用户指示(例如，经由HMI 181)将要在模型150中的何处检测几何特征。然后，系统180采用特征检测算法来检测模型150的所指示的区域/部分中的几何特征。特征检测算法采用数据库170来了解在尝试检测模型150中的特征时要寻找哪些类型的几何特征。在本示例场景中，用户参与特征检测，但用户只需要指示要在何处检测特征，然后系统180可以执行特征检测，即使对于复合几何特征也是如此。

图10是根据实施例的与图6的方法600相似的方法1000的流程图，但其中用户向系统180提供关于优先加工方面的输入。

在方法1000中，系统180获得1001(例如，经由HMI 181)指示一个或多个优先制造方面的用户输入。系统180可以例如要求用户选择是否应当优先刀具寿命、表面质量或物体制造速度。在一个实施例中，用户输入可以指示物体的优先制造方面的相对重要性。在一个示例中，刀具寿命的高数字的指示和表面质量和/或物体制造速度的低数字的指示指示出刀具寿命是制造物体的最优先的方面。可以通过用户勾选复选框、移动滑块、按下按键或以任何其它方式经由HMI 181进行交互来执行数字的指示。

然后，方法1000将所存储的用于加工复合几何特征405的复合策略与通过组合用于加工几何子特征401和402的单独的所存储的策略而获得的组合策略进行比较1002。相对于用户指示的优先级(刀具寿命、表面质量或物体制造速度)进行比较1002，以便在复合策略与组合策略之间获得相对排名1002。如果复合策略的排名高于组合策略，则选择1003复合策略来加工复合几何特征405。另一方面，如果组合策略的排名高于复合策略，则选择1004组合策略来加工复合几何特征405。

在一些实施例中，专用数据被存储在数据库170中，以用于辅助排名1002。图11是这种示例数据库170的示意性概图。数据库170包括不同的几何特征(本文以两个特征1101和1105为例)。对于数据库170中的每个几何特征，数据库170包括一个或多个相关联的策略(本文以用于特征1101的策略1102和1104以及用于特征1105的策略1106为例)。对于数据库170中的每个策略，数据库170包括用于指示该策略在制造速度、刀具寿命和/或表面质量方面是否优选的专用数据(本文以用于策略1102的专用数据1103、用于策略1104的专用数据1108以及用于策略1106的专用数据1107为例)。

在示例场景中，数据库170包括指示与用于加工复合几何特征405的复合策略相关联的优先方面(制造速度)和与用于加工几何子特征401和402的单独策略相关联的优先方面(表面质量)的数据。如果所获得1001的用户输入指示制造速度优先，则复合策略排名最高，并将选择1003该复合策略来制造复合几何特征405。另一方面，如果所获得1001的用户输入指示表面质量优先，则用于加工孔401和402的单独策略将排名最高，并将选择1004该单独策略来制造复合几何特征405。

本领域技术人员认识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求书的范围内可以进行许多修改和变化。例如，与图2和图11中所示的几何特征不同的许多几何特征可以由数据库170覆盖。此外，应当理解，图3中所示的刀具路径图案仅用作示例，并且可以设想到许多其它类型的刀具路径图案。应当理解，图1中所描绘的加工现场100是简化示例。例如，图1仅示出了单个机床110、单个切削刀具120以及单个固定装置140，而真实的加工现场通常可以包括几个可用的机床110、切削刀具120以及固定装置140。还应当理解，以上参考图6至图11描述的方法可以用于除了以上参考图4至图5描述的示例物体400之外的其它物体。

应当理解，处理器182(或处理电路)可以包括微处理器、控制器、微控制器、中央处理单元、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列中的一个或多个的组合或任何其它合适的计算装置、资源，或可独自或与其它计算机部件(诸如存储器或存储介质)结合操作以提供计算机功能的硬件、软件和/或编码逻辑的组合。

还应当理解，存储器或存储介质(或计算机可读介质)可以包括任何形式的易失性或非易失性计算机可读存储器，包括但不限于持久性存储、固态存储器、远程安装存储器、磁性介质、光学介质、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、大容量存储介质(例如硬盘)、可移动存储介质(例如闪存驱动器、光盘(CD)或数字视频磁盘(DVD))和/或任何其它易失性或非易失性、非暂时性装置、可读和/或计算机可执行的存储装置，其存储可以由处理器或处理电路使用的信息、数据和/或指令。

还应当理解，系统180的用户可以通过勾选复选框、移动滑块、按下按键或以任何其它方式经由HMI 181进行交互来提供用户输入。

另外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求书，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求上个月中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中叙述特定措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求书中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种方法(600)，包括：

获得(601)所要经由减材制造来制造的物体(400)的模型(150)；

基于所述模型来识别(602)作为制造所述物体的一部分所要制造的多个几何特征(403，404，405)，其中，所述多个几何特征包括复合几何特征(405)，所述复合几何特征包括多个几何子特征(401，402)；

访问(603)数据库(170)，所述数据库包括用于加工不同几何特征(1101，1105)的策略(1102，1104，1106)，其中，所述数据库包括用于加工所述复合几何特征的复合策略和用于加工相应的所述几何子特征的单独策略；

从被包括在所述数据库中的所述策略中选择(604)用于经由减材制造来加工相应的所述几何特征的策略；

提供(605)用于使一个或多个机床(110)根据所选择的策略制造所述物体的指令，

获得(1001)指示所述物体的一个或多个优先制造方面的用户输入，所述一个或多个优先制造方面包括刀具寿命或表面质量或物体制造速度；以及

对于通过组合用于加工所述几何子特征的所述单独策略而获得的组合策略，使用所述一个或多个优先制造方面对所述复合策略和所述组合策略进行排名(1002)，

其中，选择用于经由减材制造来加工相应的所述几何特征的策略包括选择用于加工所述复合几何特征的所述复合策略，并且

其中，响应于所述复合策略的排名高于所述组合策略来执行选择(1003)用于加工所述复合几何特征的所述复合策略。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述复合策略包括：以如下的方式加工所述多个几何子特征中的几何子特征，该方式与被包括在所述数据库中的用于加工该几何子特征的所述单独策略所指定的方式不同。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，识别所述复合几何特征包括：

识别(701)所述几何子特征；以及

接收(702)指示所述几何子特征形成复合几何特征的相应部分的用户输入。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，识别所述复合几何特征包括：

识别(801)所述几何子特征；

在所述数据库中检查(802)所识别的几何子特征是否形成被包括在所述数据库中的策略所针对的复合几何特征的相应部分。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，识别所述复合几何特征包括：

在所述数据库中定位(903)被包括在所述数据库中的策略所针对的几何特征，所定位的几何特征包括所述复合几何特征；以及

在所述模型的至少一部分中搜索(904)所述复合几何特征。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，识别所述复合几何特征包括：

向用户示出(901)所要制造的所述物体的模型；

接收(902)指示所述模型的所选择的部分的用户输入；

在所述数据库中定位(903)被包括在所述数据库中的策略所针对的几何特征，所定位的几何特征包括所述复合几何特征；以及

在所述模型的所选择的部分中搜索(904)所述复合几何特征。

7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，识别作为制造所述物体的一部分所要加工的多个几何特征包括：

向用户示出所要制造的所述物体的模型；

接收指示所述模型的所选择的部分的用户输入；以及

在所述模型的所选择的部分中识别几何特征。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

响应于所述组合策略的排名高于所述复合策略，选择(1004)用于加工所述复合几何特征的所述组合策略。

9.根据权利要求1或8所述的方法，其中，所述数据库包括指示与所述复合策略相关联的一个或多个优先制造方面和与用于制造所述子特征的所述策略相关联的一个或多个优先制造方面的数据(1103，1105，1107)，并且其中，所述复合策略和所述组合策略的排名基于所述数据来进行。

10.根据权利要求5所述的方法，还包括：

确定所述复合策略关于所述一个或多个优先制造方面的排名，

其中，响应于所述复合策略关于所述一个或多个优先制造方面的排名超过阈值来执行对所述复合几何特征的搜索。

11.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所选择的策略中的每个策略包括：

用于加工几何特征所要采用的一个或多个切削刀具(120)；和/或

加工几何特征的不同部分的顺序；和/或

用于在加工几何特征期间使用的切削数据；和/或

用于加工几何特征所要采用的一个或多个机床(110)。

12.根据权利要求6所述的方法，还包括：

确定所述复合策略关于所述一个或多个优先制造方面的排名，

其中，响应于所述复合策略关于所述一个或多个优先制造方面的排名超过阈值来执行对所述复合几何特征的搜索。

13.一种计算机可读介质，其存储包括指令的计算机程序，当所述指令由计算机执行时，所述指令使所述计算机执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

14.一种系统(180)，其被配置用以：

获得所要经由减材制造来制造的物体(400)的模型(150)；

基于所述模型来识别作为制造所述物体的一部分所要加工的多个几何特征(403，404，405)，其中，所述多个几何特征包括复合几何特征(405)，所述复合几何特征包括多个几何子特征(401，402)；

访问包括用于加工不同几何特征(1101，1105)的策略(1102，1104，1106)的数据库(170)，其中，所述数据库包括用于加工所述复合几何特征的复合策略和用于加工相应的所述几何子特征的单独策略；

从被包括在所述数据库中的所述策略选择用于经由减材制造来加工相应的所述几何特征的策略；

提供用于使一个或多个机床(110)根据所选择的策略制造所述物体的指令，

获得(1001)指示所述物体的一个或多个优先制造方面的用户输入，所述一个或多个优先制造方面包括刀具寿命或表面质量或物体制造速度；以及

对于通过组合用于加工所述几何子特征的所述单独策略而获得的组合策略，使用所述一个或多个优先制造方面对所述复合策略和所述组合策略进行排名(1002)，

其中，选择用于经由减材制造来加工相应的所述几何特征的策略包括选择用于加工所述复合几何特征的所述复合策略，并且

其中，响应于所述复合策略的排名高于所述组合策略来执行选择(1003)用于加工所述复合几何特征的所述复合策略。

15.一种包括根据权利要求14所述的系统的机床(110)。