CN112462692B

CN112462692B - 针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法、系统、装置、处理器及其存储介质

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Publication number: CN112462692B
Application number: CN202011383267.5A
Authority: CN
Inventors: 高立; 饶伟明; 徐小龙; 李德红
Original assignee: Shanghai Weihong Automation Technology Co ltd; Shanghai Weihong Intelligent Technology Co ltd; SHANGHAI WEIHONG ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: Shanghai Weihong Automation Technology Co ltd; Shanghai Weihong Intelligent Technology Co ltd; SHANGHAI WEIHONG ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2040-12-01
Also published as: CN112462692A

Abstract

本发明涉及一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的系统，包括根据双钻包的结构分割板材、分配刀具、划分加工区域和对应的孔，其中双钻包分别为第一钻包和第二钻包；移动双钻包进行加工，同时根据加工策略避让钻包。本发明还涉及一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的系统。本发明还涉及相应的系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。采用了本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质，在考虑实际物理限制的基础上，解决了双钻包刀具加工分配问题，达到了高效加工的结果，通过对双钻包加工策略的实施，以高效灵活的方式利用双钻包的结构给出刀路，充分利用了双钻包机械特点，提高了加工效率。

Description

针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法、系统、装置、处理器及其存储介质

技术领域

本发明涉及数控加工领域，尤其涉及数控加工系统中的CAD/CAM技术领域，具体是指一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。

背景技术

目前数控六面钻，双钻包机型，有助于提高加工效率，针对双钻包加工路径的规划，有助于提升加工效率。目前的数控六面钻仅对数控无公开的专利技术。数控六面钻机床示意图如图一所示，其轴名称及其作用如下：

X1为夹钳1，单独或者与X2同时夹住板件运动，属于排钻通道。X2为夹钳2，单独或者与X1同时夹住板件运动，属于排钻通道。Y1为上钻包1在Y方向左右的运动，属于排钻通道。Z1为上钻包1在Z方向的上下运动，属于排钻通道。Y2为下钻包2在Y方向的运动，与上钻包1方向一致，属于排钻通道。Z2为下钻包2在Z方向的上下运动，与上钻包1方向一致，属于排钻通道。Y3为上钻包3在Y方向的左右运动，方向与上钻包1一致，属于排钻通道。Z3为上钻包3在Z方向的上下运动，方向与上钻包1一致，属于排钻通道。W为侧靠轴，板夹加工过程中用于夹紧板件，属于排钻通道。X4为上料轴，与X1，X2平行，用于上料以及X方向的测量(负载率)，属于测量通道。Y4为上料轴，与Y平行，用于上料以及Y方向的测量(负载率)，属于测量通道。

干涉限制：

加工过程中，板材依赖两个夹钳轴作为固定夹具，因此任何时候实际加工刀路都不能与夹钳轴发生物理干涉，此原则一旦违背，机械将导致损坏。可能发生干涉的机械结构：

a)夹钳轴结构与钻包轴上排钻刀具发生干涉。

b)夹钳轴结构与钻包轴上主轴刀具发生干涉。

c)夹钳轴1与轴2相互形成干涉。

d)十一轴六面钻机型中，两个上钻包之间发生干涉。

e)夹钳轴与其他机床部件的干涉。

f)钻包轴与机床部件的干涉。

夹钳夹持限制：

1、夹钳夹持长度限制：

a)由于单个夹钳的最小长度限制，当板材上加工元素位置可能会导致单夹钳亦无法满足夹持条件，无法加工。

b)如果夹钳在工件上夹持的长度比较短，会影响夹持的稳定性，对加工效果有负面影响。

2、双夹钳夹持位置限制：

a)单夹钳夹持较长板材时，容易发生板材变形。

b)夹钳离板头或板尾距离大，会影响夹持的稳定性，对加工效果有负面影响。

c)加工的孔离夹钳距离越远，加工时稳定性越差，对加工效果有负面影响。

3、工件相对夹钳夹具位移限制：

换钳次数增加会增加加工时间。每一次换钳也可能会引起工件的X轴方向相对位移，对加工效果造成负面影响。板擦加工槽时，如分次加工，由于板件发生相对位移应避免单加工槽分次加工，否则由于重复定位差，导致加工槽可能出现偏移现象。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足稳定性好、精准度高、适用范围较为广泛的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质如下：

该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)根据双钻包的结构分割板材、分配刀具、划分加工区域和对应的孔，其中双钻包分别为第一钻包和第二钻包；

(2)移动双钻包进行加工，同时根据加工策略避让钻包。

较佳地，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

(1.1)判断是否为窄板，如果是，则按照钻包宽度，非对称地分割板材；否则，对称分割板材；

(1.2)判断孔是否跨过分割线，如果是，则继续步骤(1.3)；否则，继续步骤(1.4)；

(1.3)按照孔在左右区域占领的面积大小，较大面积一侧的钻包加工该孔；

(1.4)判断两个区域的孔是否为多刀加工，如果是，则继续步骤(1.5)；否则，继续步骤(1.6)；

(1.5)将多刀加工的孔，分配至多刀加工的钻包，如两个钻包均可多刀，选择可以多刀加工多的孔；

(1.6)将孔分配给该区域所属的钻包。

较佳地，所述的步骤(1.5)具体包括以下步骤：

(1.5.1)判断两个钻包是否均可多刀，如果是，则选择可以多刀加工多的孔；否则，继续步骤(1.5.2)；

(1.5.2)将多刀加工的孔，分配至多刀加工的钻包。

较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：

(2.1)对每个第一钻包孔加工的位置，判断第二钻包是否能够进行加工，如果是，则第一钻包先加工能被第二钻包加工的位置；否则，继续步骤(2.2)；

(2.2)判断在夹钳方向距离当前最近位置的孔，第一钻包与第二钻包在各自的区域内找寻最短距离的孔，先加工距离较近的钻包，同时判断另一钻包是否能同时被加工，如果是，则两个转包同步进行加工；

(2.3)判断当前是否存在未被加工的孔，如果是，则进行补加工；否则，加工结束。

较佳地，所述的第一钻包和第二钻包共用导轨，所述的钻包结构为中心对称结构，所述的第一钻包和第二钻包在Z轴方向各自有一个独立的轴，控制钻包上下运动。

较佳地，在夹钳夹持板材边的侧孔和边侧孔的情况下，所述的双钻包同时加工侧孔或垂直孔。

该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的系统，其主要特点是，所述的系统包括：

刀路策略规划模块，用于根据双钻包的结构分割板材、分配刀具、划分加工区域和对应的孔，其中双钻包分别为第一钻包和第二钻包；

刀路加工模块，用于移动双钻包进行加工，同时根据加工策略避让钻包。

该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的装置，其主要特点是，所述的装置包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的步骤。

该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的处理器，其主要特点是，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至6中任一项所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的步骤。

该计算机可读存储介质，其主要特点是，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的各个步骤。

采用了本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质，在考虑实际物理限制的基础上，解决了双钻包刀具加工分配问题，达到了高效加工的结果，通过对双钻包加工策略的实施，以高效灵活的方式利用双钻包的结构给出刀路，充分利用了双钻包机械特点，提高了加工效率。

附图说明

图1为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的机床示意图。

图2为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的机床实际示意图。

图3为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的机床加工特点示意图。

图4为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的机床加工特点示意图。

图5为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的机床钻包结构示意图。

图6为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的刀具分配策略示意图。

图7为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的孔分配刀具策略示意图。

图8为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的窄板孔位分配策略示意图。

图9为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的孔位分配实施例示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的系统，其中包括：

(1.1)判断是否为窄板，如果是，则按照钻包宽度，非对称地分割板材；否则，对

称分割板材；

(1.4)判断两个区域的孔是否为多刀加工，如果是，则继续步骤(1.5)；否则，继续

步骤(1.6)；

(1.5)将多刀加工的孔，分配至多刀加工的钻包，如两个钻包均可多刀，选择可以

多刀加工多的孔；

(1.5.2)将多刀加工的孔，分配至多刀加工的钻包；

(1.6)将孔分配给该区域所属的钻包；

(2)移动双钻包进行加工，同时根据加工策略避让钻包；

作为本发明的优选实施方式，所述的第一钻包和第二钻包共用导轨，所述的钻包结构为中心对称结构，所述的第一钻包和第二钻包在Z轴方向各自有一个独立的轴，控制钻包上下运动。

作为本发明的优选实施方式，在夹钳夹持板材边的侧孔和边侧孔的情况下，所述的双钻包同时加工侧孔或垂直孔。

作为本发明的优选实施方式，该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的系统，其中包括：

作为本发明的优选实施方式，该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的装置，其中包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至6中任一项所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的步骤。

作为本发明的优选实施方式，该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的处理器，其中，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的步骤。

作为本发明的优选实施方式，该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的各个步骤。

本发明的具体实施方式中，提出了一种六面钻CAM软件对双钻包机型，钻包加工的策略，在考虑实际物理限制的基础上，解决了双钻包刀具加工分配问题，达到了高效加工的结果。

本发明的通过对数控六面钻双钻包机型的特点，发明了一种最高程度下利用双钻包机型特点的双钻包刀具分配策略，具体包括以下步骤：

步骤一：是否为窄板，是，至步骤二，否至步骤三；

步骤二：按照钻包宽度，非对称的分割板材；

步骤三：对称分割板材；

步骤四：孔是否跨过分割线，是转步骤五，否转步骤六；

步骤五：按照孔在左右区域占领的面积大小，面积大的一次的钻包将加工该孔；

步骤六：孔是否与另一区域的孔为多刀加工，是转步骤七，否转步骤八；

步骤七：将多刀加工的孔，分配至多刀加工的钻包，如两个钻包均可多刀，选择可以多刀加工多的孔；

步骤八：将孔分配给该区域所属的钻包。

本发明的集成六面钻CAM的Ncstudio数控系统软件，整体流程如下所示：

通常六面钻系统中，拆单软件将工件描述格式文件导入CAM中时，仅有形状信息。缺乏实际NC刀路轨迹的规划，CAM软件需要根据导入加工格式文件，在满足一定物理条件限制的情况下，选择最优的加工路径。如下为整体步骤：

1)板材形状描述文件导入NcStudio数控系统集成的六面钻CAM软件中。

2)六面钻CAM依据已有物理限制与策略选择，依据已设定策略与策略评价函数规则，生成数控系统加工文件。

3)数控系统加载解析CAM生成的加工文件，进行加工。

本发明的双钻包加工策略如下：

1.1机型特点描述

与7轴六面钻最大不同之处为了提高效率，因此上钻包为共导轨的两个钻包，两个钻包，Z轴方向各自有一个独立的轴，控制钻包上下运动。如图二所示。

对于主轴来说，上钻包中，主轴一般为一个，两个主轴价格贵，且无法进行同时加工(很少有可能)。主轴位置根据各家厂商机械设计会有所不同，但主轴均在某一个上钻包上，与该钻包的共用同一个Z轴。

1.2策略实现目标：

以高效灵活的方式利用双钻包的结构给出刀路，提高加工效率。

1.3双钻包结构的加工特点的分析：

如图三所示，钻包为共导轨，因此当夹钳不移动时，钻包只能在板材固定的区域选取可加工的孔。

且为了简化双钻包动作，双钻包的两个钻包只能同时加工侧孔或同时加工垂直孔，不能第一钻包加工垂直孔时，第二钻包加工侧孔。

以下举例说明可以双钻包加工的板材的特点，如图四所示。

由以上可以发现，夹钳夹持的板材边的侧孔和对面的边侧孔，钻包可以同时加工。

板材上边沿上的孔可以同时加工，下边沿的孔可以同时加工。

1.3.1双钻包加工对于刀路生成的影响因素：

1)钻包移动需要考虑干涉的规避，即例如上第一钻包需要加工的位置可能会被上第二钻包干涉。

因此，需要上钻包进行干涉的检测规避。

2)双钻包加工影响排钻孔加工的刀具分配和多刀加工策略。

3)双钻包加工影响排钻加工孔的排序。

1.3.2双钻包加工刀路策略：

1.3.2.1双钻包的特点：

1)优点为节省大板加工时间

相比单钻包，其存在的目标是为了跟灵活的实现多刀加工，尤其针对大板加工，双钻包降低了空程移动的距离，提高了多刀加工的次数。

对于小板加工来说影响，仅影响多刀加工次数，空程移动影响较小。

2)钻包结构为中心对称结构，目的是为了实现更多的多刀加工，如图四所示。

1.3.3刀具分配策略概念阐述：

根据以上特点，需要调整针对单钻包的刀具分配策略和多刀加工策略。即同时要分配两个刀具，加工不同的孔。且要尽量实现更可能的多刀加工。由于板子与双钻包的位置特点，因此为了充分利用双钻包加工，需要划分钻包上的孔应该被哪个钻包加工。

即如图六所示：左边区域孔用上第二钻包加工，右边区域孔用上第一钻包加工。

但当中心位置可能存在孔，或左边区域的孔可以与右边区域进行多刀加工，如图七所示。

当板材变窄时，板材不再进行中心对称的区域分配：

如图八所示，仅右边板材区域长度为上钻包宽度+钻包间安全距离参数，其他孔划分原则与大板相同。

钻包加工的顺序：

1)对第一钻包的孔进行，在每个第一钻包孔加工的位置，判断第二钻包是否能进行加工，如可以进行加工同时加工从属第二钻包的孔。

2)每次加工完后，判断当前最近位置的孔(夹钳方向距离)，第一钻包移动与第二钻包在各自的区域内找寻最短距离的孔，如为第二钻包较近，则移动第二钻包进行加工，同时判断第二钻包加工时，第一钻包是否能被同时加工，如可以同步进行加工。

注：如不移动夹钳时，有孔可以被加工，则移动夹钳继续进行加工。

3)加工完后，判断当前是否存在未被加工的孔，进行补加工。

注：当第一钻包加工位置存在可以同时被第二钻包加工的孔时，会影响第二钻包多刀时，会将可以加工的孔提前进行加工，即使破坏了第二钻包的多刀加工。

举例说明：如图九所示，孔1、2可以被上第一钻包多刀加工，此时孔3在上第一钻包加工时，被上第二钻包加工。但是孔3与4可以进行多刀加工。

1.3.4钻包避让策略：

对于板子上存在的孔，存在第一钻包加工时，第二钻包无法加工，但第一钻包避让后，可以被加工。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)根据双钻包的宽度分割板材、分配刀具、划分加工区域和对应的孔，其中双钻包分别为第一钻包和第二钻包；

(2)移动双钻包进行加工，同时根据加工策略避让钻包；

所述的步骤(2)具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

(1.6)将孔分配给该区域所属的钻包。

3.根据权利要求1所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法，其特征在于，所述的步骤(1.5)具体包括以下步骤：

(1.5.2)将多刀加工的孔，分配至多刀加工的钻包。

4.根据权利要求1所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法，其特征在于，所述的第一钻包和第二钻包共用导轨，所述的钻包结构为中心对称结构，所述的第一钻包和第二钻包在Z轴方向各自有一个独立的轴，控制钻包上下运动。

5.根据权利要求1所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的系统，其特征在于，在夹钳夹持板材边的侧孔和边侧孔的情况下，所述的双钻包同时加工侧孔或垂直孔。

6.一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的系统，其特征在于，所述的系统包括：

刀路策略规划模块，用于根据双钻包的宽度分割板材、分配刀具、划分加工区域和对应的孔，其中双钻包分别为第一钻包和第二钻包；

刀路加工模块，用于移动双钻包进行加工，同时根据加工策略避让钻包；

其中，所述的加工策略具体为：

7.一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的装置，其特征在于，所述的装置包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至5中任一项所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的步骤。

8.一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的处理器，其特征在于，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至5中任一项所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1至5中任一项所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划双钻包的方法的各个步骤。