CN118081477A - 工件加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工件加工方法及装置，涉及数控加工技术领域，其方法包括：接收输入的对工作平台上工件加工的轨迹类型、加工参数和对工件加工的刀具的旋转轴的终止位置；根据加工参数和终止位置，确定对工件加工的轨迹，根据旋转轴的最大随动长度将轨迹划分为第一工作区段；在刀具位于每个第一工作区段的起点的情况下，确定旋转轴在工作平台上的位置，并根据轨迹类型确定刀具运行于第一工作区段的过程中旋转轴的运行角度；根据旋转轴在工作平台上的位置和运行角度，控制旋转轴转动，以使用刀具进行加工。本发明通过自动划分第一工作区段，只需输入一条指令，即可自动完成对工件的加工，简化了加工时所需的编程步骤且保障工件的加工精度。

Description

工件加工方法及装置

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种工件加工方法及装置。

背景技术

在数控系统中，有一些特定的加工领域，需要根据引导轴的加工路径，调整刀具的加工方向，使得刀具刃口方向与工件的轮廓轨迹始终处于一个平行的状态，其典型的加工场景包括：步冲时可转动的刀具切向调整、O型磨具加工时旋转的刀具姿态调整、使用锯条时工件校正的姿态跟踪、校正刀具向砂轮方向调整、剥离或纸张加工用小切削轮的方向调整、五轴焊接时以切向送入一根棒材等。

传统的加工工艺中，一般要求在后处理CAM软件生成指令时自动完成刀具旋转轴的姿态编程，而现有后处理软件一般为三轴后处理软件，也就是针对盛放工件的移动平台的X轴、Y轴和Z轴进行自动变成的CAM软件。在现有软件基础上，需要编程工艺人员利用小线段编程逼近真实的理论轨迹，也就是将工件的加工轨迹分为多个小线段，对每个小线段终点位置的X坐标、Y坐标和旋转轴对应的旋转角度进行编程，其编程过程复制，也对工艺人员的要求较高。

发明内容

本发明提供一种刀具旋转轴角度调整方法及装置，用以解决现有技术中数控机床对工件进行加工时，对刀具旋转轴的姿态编程复杂的缺陷，实现一种简单高效的工件加工方法。

本发明提供一种工件加工方法，包括：

接收输入的对工作平台上工件加工的轨迹类型、加工参数和对工件加工的刀具的旋转轴的终止位置；

根据加工参数和终止位置，确定对工件加工的轨迹，根据旋转轴的最大随动长度将轨迹划分为第一工作区段；

在刀具位于每个第一工作区段的起点的情况下，确定旋转轴在工作平台上的位置，并根据轨迹类型确定刀具从每个第一工作区段的起点运行到终点的过程中旋转轴的运行角度；

根据旋转轴在工作平台上的位置和运行角度，控制旋转轴转动，以使用刀具对工件进行加工。

根据本发明提供的一种工件加工方法，轨迹类型包括直线、圆弧和螺旋线。

根据本发明提供的一种工件加工方法，根据旋转轴的最大随动长度将轨迹划分为第一工作区段的步骤包括：

根据工作平台的移动参数，将轨迹划分出多个第二工作区段；

在各第二工作区段的轨迹长度小于最大随动长度的情况下，将第二工作区段作为第一工作区段；

在各第二工作区段的轨迹长度大于或等于最大随动长度时，将各第二工作区段划分为轨迹长度小于最大随动长度的多个第一工作区段。

根据本发明提供的一种工件加工方法，将各第二工作区段划分为轨迹长度小于旋转轴最大随动长度的多个第一工作区段的步骤，包括：

将各第二工作区段划分出轨迹长度小于最大随动长度的第一工作区段，将各第二工作区段中划分出第一工作区段后的剩余部分作为新的第二工作区段；

继续从新的第二工作区段中划分出第一工作区段，直到新的第二工作区段的轨迹长度小于最大随动长度的第一工作区段。

根据本发明提供的一种工件加工方法，将各第二工作区段划分出轨迹长度小于最大随动长度的第一工作区段，将各第二工作区段中划分出第一工作区段后的剩余部分作为新的第二工作区段的步骤，包括：

将各第二工作区段的起点位置确定为各第二工作区段中首个第一工作区段的起点位置；

确定刀具在首个第一工作区段的起点位置时旋转轴在工作平台上的第一位置；

根据第一位置和最大随动长度，得到刀具位于首个第一工作区段的终点时旋转轴在工作平台上的第二位置，将旋转轴位于第二位置时刀具在第二工作区段的位置，作为首个第一工作区段的终点位置；

根据第一工作区段的起点位置和终点位置确定首个第一工作区段；

将首个第一工作区段的终点位置作为新的第二工作区段的起点位置；

将各第二工作区段的终点位置作为新的第二工作区段的终点位置；

根据新的第二工作区段的起点位置和终点位置确定新的第二工作区段。

根据本发明提供的一种工件加工方法，在刀具位于每个第一工作区段的起点的情况下，确定旋转轴在工作平台上的位置，并根据轨迹类型确定刀具从每个第一工作区段的起点运行到终点的过程中旋转轴的运行角度的步骤包括：

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为直线，且当前第一工作区段为首个第一工作区段的情况下，将旋转轴在工作平台上的初始位置作为刀具运行于当前工作区段时旋转轴在工作平台上的起始位置，根据当前第一工作区段的轨迹矢量与工作平台的预设方向矢量之间的第一夹角，以及当前第一工作区段的轨迹矢量与下一个第一工作区段的轨迹矢量之间的第二夹角，确定刀具从当前第一工作区段的起点运行到终点的过程中旋转轴的运行角度；

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为直线，且当前第一工作区段不为首个第一工作区段的情况下，将刀具运行于上一个第一工作区段的终点位置时旋转轴位于工作平台上的位置作为起始位置，根据刀具在上一个第一工作区段运行时旋转轴的运行角度，以及第二夹角，确定刀具从当前工作区段的起点运行到终点的过程中旋转轴的运行角度。

根据本发明提供的一种工件加工方法，在刀具位于每个第一工作区段的起点的情况下，确定旋转轴在工作平台上的位置，并根据轨迹类型确定刀具从每个第一工作区段的起点运行到终点的过程中旋转轴的运行角度的步骤包括：

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为圆弧，且当前第一工作区段为首个第一工作区段的情况下，将旋转轴在工作平台上的初始位置作为刀具运行于当前工作区段时旋转轴在工作平台上的起始位置，根据当前第一工作区段的轨迹矢量的切线与工作平台的预设方向矢量之间的第三夹角，以及当前第一工作区段的轨迹对应的弧的度数矢量，确定刀具从当前第一工作区段的起点运行到终点的过程中旋转轴的运行角度；

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为圆弧，且当前第一工作区段不为首个第一工作区段的情况下，将刀具运行于上一个第一工作区段的终点位置时旋转轴位于工作平台上的位置作为起始位置，根据刀具在上一个第一工作区段运行时旋转轴的运行角度，以及弧的度数矢量，确定刀具从当前第一工作区段的起点运行到终点的过程中旋转轴的运行角度。

根据本发明提供的一种工件加工方法，在轨迹类型为直线的情况下，终止位置包括旋转轴在工作平台上的坐标；

在轨迹类型为圆弧的情况下，终止位置包括旋转轴在工作平台上的坐标和轨迹类型对应的轨迹的圆心在工作平台上的坐标。

本发明还提供一种工件加工装置，包括：

接收模块，用于接收输入的对工作平台上工件加工的轨迹类型、加工参数和对工件加工的刀具的旋转轴的终止位置；

划分模块，用于根据加工参数和终止位置，确定对工件加工的轨迹，根据旋转轴的最大随动长度将轨迹划分为第一工作区段；

确定模块，用于在刀具位于每个第一工作区段的起点的情况下，确定旋转轴在工作平台上的位置，并根据轨迹类型确定刀具从每个第一工作区段的起点运行到终点的过程中旋转轴的运行角度；

加工模块，用于根据旋转轴在工作平台上的位置和运行角度，控制旋转轴转动，以使用刀具对工件进行加工。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述任一种工件加工方法。

本发明提供的工件加工方法及装置，通过输入的工件加工的轨迹类型、加工参数和待加工的轨迹类型，即可基于旋转轴的最大随动长度实现对轨迹的划分，通过刀具和工作平台的配合依次加工每个划分得到的第一工作区段的轨迹，进而完成对工件的加工，简化了工件加工时的编程过程，同时保障了工件加工的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的工件加工方法中主要用于展示刀具和旋转轴的示意图；

图2是本发明提供的工件加工方法的流程示意图；

图3是本发明提供的工件加工方法中主要用于展示运行角度的示意图；

图4是本发明提供的工件加工装置的结构示意图；

图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先对以下内容进行介绍：

对工件进行加工的过程中，如图1所示，工件盛放于可在水平方向（XY平面）上移动的工作平台上，由刀具转动对工件进行切削加工，刀具加工时，需要保证刀具的刀尖点始终位于待切削的编程轨迹上。

由于工件加工时使用的刀具多为标准尺寸的刀具，而工件实际加工时所需的加工尺寸较为多样，在工件的实际加工尺寸不为加工刀具的标准尺寸的情况下，难以单独通过刀具的转动对工件进行切削使得工件被加工至所需尺寸，因此，需要盛放工件的工作平台在加工时在XY平面上移动，与刀具配合，实现对工件的加工。

以加工一个O型密封圈为例，当加工密封圈中部的O型孔时，若孔的直径大于对工件进行加工的刀具的加工直径时，需要将工件的加工轨迹，也就是O型密封圈中部待加工的圆形轨迹分成多个小线段进行加工，通过工作平台的一次移动和刀具的一次转动配合，加工每个小线段对应的轨迹。

加工每个小线段时，CAM软件会自动生成工作平台的移动参数，至少包括工作平台在加工每个小线段时对应的起始位置、终点位置和移动速度等，而编程工艺人员则需要根据这些移动参数，计算加工每个小线段时刀具的旋转轴（C轴）相对于工作平台的起始位置、终点位置和运行角度等参数，并根据这些参数对加工每个小线段时，刀具旋转轴的姿态进行编程，其编程过程复杂，使得工件的加工难度也较高。

下面结合图2和图3描述本发明的工件加工方法，如图2所示，工件加工方法包括：

步骤201，接收输入的对工作平台上工件加工的轨迹类型、加工参数和对所述工件加工的刀具的旋转轴的终止位置；

在以上介绍的基础上，本发明的工件加工方法在对盛放于工作平台上的工件进行加工时，只需接收输入的待加工工件需要加工的轨迹类型、加工参数和工件加工时所使用的刀具的旋转轴的终止位置，即可实现对工件的加工。

具体地，工件加工的轨迹类型也就是工具需要刀具加工出的形状。例如，加工O型密封圈模具时，轨迹类型即为圆弧；加工矩形槽时，轨迹类型为直线。

可选地，轨迹类型包括直线、圆弧、螺旋线等。

可选地，每种轨迹类型均有其对应的编程指令，通过识别输入的指令确定工件待加工的轨迹类型。

本发明中，G01表示加工轨迹为直线，G02表示加工轨迹为圆弧，G22表示加工轨迹为螺旋线。

可选地，轨迹为异形时，即待加工的轨迹中同时包括多条直线和/或圆弧，且多条直线和/或圆弧之间存在夹角时，也可对常见的异形轨迹设置对应的编程指令。

可选地，在待加工的轨迹不存在对应指令时，也可通过多次加工的方式，利用已有指令分段对异形的待加工轨迹进行加工。

加工参数为轨迹对应的加工参数，每种轨迹类型对应有不同的加工参数。

例如，当轨迹类型为直线时，加工参数可以包括直线的终点位置；当轨迹类型为圆弧时，加工参数包括圆弧的终点位置、圆弧对应的圆心位置和圆弧对应的圆心角的大小。

加工参数能够准确定义轨迹的位置用于工件加工即可。

刀具的旋转轴的终止位置即刀具对工件加工的终点位置，且为旋转轴相对于工作平台的位置。

需要注意的是，在对工件进行加工前，需要对工作平台和刀具进行初始化处理，也就是使工作平台和刀具处于一个零偏时位置，对工件的加工起点均为该位置。

因此，通过接收到的工件加工的轨迹类型、加工参数和对工件加工的刀具的旋转轴的终止位置，即可确定出工件需要加工的轨迹相对于工作平台的位置，作为后续加工的基础。

步骤202，根据所述加工参数和所述终止位置，确定对所述工件加工的轨迹，根据所述旋转轴的最大随动长度将所述轨迹划分为第一工作区段；

根据加工参数和终止位置，即可确定出工件加工的轨迹相对于工作平台的位置。

对工件进行加工时，需要将工件加工的轨迹划分为多个第一工作区段，通过工作平台和刀具的配合分段对每个第一工作区段的轨迹完成工件的加工。

可选地，划分第一工作区段时，将工作平台和刀具初始化后，刀具相对于工作平台的位置，作为首个第一区段的起点位置。

其中，旋转轴的最大随动长度是指旋转轴在运动过程中，可以在不改变加工质量和精度的情况下，最大允许偏移设定加工轨迹的长度。旋转轴的最大随动长度根据刀具的型号确定。

因此，在划分第一工作区段时，需要保证每个第一工作区段的轨迹长度小于旋转轴的最大随动长度，以保证刀具对工件的加工精度。

步骤203，在所述刀具位于每个所述第一工作区段的起点的情况下，确定所述旋转轴在所述工作平台上的位置，并根据所述轨迹类型确定所述刀具从每个所述第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度；

当刀具对工件沿着第一工作区段的轨迹对工件进行加工的过程前，需要明确刀具加工时的起始位置、终止位置和刀具的运行角度，在此基础上，控制刀具从起始位置按照确定的运行角度运行到终止位置，即可完成对该第一工作区段的轨迹的加工。

其中，刀具的运行角度由刀具的旋转轴的运行角度确定，旋转轴的运行角度为刀具对每个第一工作区段加工的过程中旋转轴所处的角度。

由于刀具在加工时，仅绕其旋转轴转动，刀具的旋转轴位置不变，只是工件加工过程中，旋转轴相对于工作平台的位置发生改变。

因此，可以通过旋转轴相对于工作平台的坐标，确定刀具运行于第一工作区段时的起始位置和终止位置。

进一步地，根据每个第一工作区段的轨迹的类型，确定旋转轴的运行角度。

具体来说，常见的轨迹类型包括直线和圆弧，因此，相邻两个第一工作区段间的轨迹类型可以分为直线与直线、直线与圆弧、圆弧与直线以及圆弧与圆弧四种情况，在轨迹类型为直线时，确定旋转轴的运行角度可以通过直线与直线之间的夹角，而确定轨迹类型涉及圆弧的情况下，则在确定旋转轴的运行角度时需要同时考虑圆弧对应的圆的相关参数，例如圆心坐标、圆弧对应的圆心角角度等。

步骤204，根据所述旋转轴在所述工作平台上的位置和所述运行角度，控制所述旋转轴转动，以使用所述刀具对所述工件进行加工。

在刀具加工每一个第一工作区段的轨迹时，通过旋转轴在工作平台上的相对位置和通过轨迹类型确定的旋转轴的运行角度，即可根据这些确定的参数控制旋转轴转动，带动刀具与工作平台的配合，依次加工每个第一区段的轨迹，最终完成对工件的加工。

本发明通过输入的工件加工的轨迹类型、加工参数和待加工的轨迹类型，即可基于旋转轴的最大随动长度实现对轨迹的划分，通过刀具和工作平台的配合依次加工每个划分得到的第一工作区段的轨迹，进而完成对工件的加工，简化了工件加工时的编程过程，同时保障了工件加工的精度。

本发明工件加工方法中，所述轨迹类型包括直线、圆弧和螺旋线。

常见的轨迹类型包括直线、圆弧和螺旋线，通过这三种轨迹类型组合，也可以实现对部分异形轨迹的加工。

需要注意的是，每种轨迹类型对应有不同的加工参数，当轨迹类型为螺旋线时，加工参数还包括螺旋线的旋转角度、螺旋线对应的圆心坐标和加工深度，其中，螺旋线的旋转角度为给进深度与单圈加工深度的比值。

在一个可行的实施方式中，使用G22表示螺旋线的加工指令，编写指令G22 X25Y25 I25 J0 Z1.0 P79200 C=IC（79200）即可实现对螺旋线的加工。

上式中，X和Y分别表示轨迹终点相对于工作平台的位置，I和J分别表示螺旋线对应的圆心位置，Z表示加工深度，P表示螺旋线的旋转角度，C为旋转轴的运行角度。

本发明通过对直线、圆弧和螺旋线三种轨迹类型编程，即可实现对常见类型的工件的加工，同时可以通过组合的方式进一步实现对一些异形轨迹的加工。

本发明工件加工方法中，所述根据所述旋转轴的最大随动长度将所述轨迹划分为第一工作区段的步骤包括：

根据所述工作平台的移动参数，将所述轨迹划分出多个第二工作区段；

工作平台的移动参数包括工作平台的移动速度等基本工作参数。

其中，工作平台的运动轨迹为在确定工件的加工轨迹后，由软件根据工作平台的移动参数自动将完整的加工轨迹划分为多段子轨迹，也就是第二工作区段，以便工作平台和刀具配合，依次根据每段子轨迹对工件进行加工。

可选地，解析nc指令（Numerical Control，数控指令）获取工作平台的移动参数。

需要注意的是，在划分出每一段第二工作区段时，软件会自动生成工作平台在WCS坐标系（Workpiece Coordinate System，工件坐标系）下的坐标，为了便于计算，本发明中提到的各个位置，均为在工件坐标系中的坐标。

在各第二工作区段的轨迹长度小于所述最大随动长度的情况下，将所述第二工作区段作为所述第一工作区段；

由于第二工作区段是根据工作平台的移动参数划分得到，因此，若直接以第二工作区段为每个小线段对工件进行加工，在第二工作区段的轨迹长度大于旋转轴的最大随动长度的情况下，工件的加工精度会受到影响。

因此，需要根据第二工作区段和最大随动长度，进一步对第二工作区段进行划分，得到第一工作区段。

具体来说，先将第二工作区段的轨迹长度与最大随动长度（参数名为TANGMAXLEN）进行比较，对于轨迹长度小于最大随动长度的第二工作区段，可以直接将其作为一个第一工作区段。

在所述各第二工作区段的轨迹长度大于或等于所述最大随动长度时，将所述各第二工作区段划分为轨迹长度小于所述最大随动长度的多个所述第一工作区段。

对轨迹长度大于最大随动长度的第二工作区段进行划分，形成多个第一工作区段，并使得划分得到的每一个第一工作区段的轨迹长度均小于最大随动长度。

可选地，可以将第二工作区段的轨迹长度平均划分，使划分得到的每个第一工作区段的轨迹长度相同。

可选地，可以按照加工精度的要求对第二工作区段的轨迹长度进行划分，使得到的第一工作区段的轨迹长度在满足最大随动长度要求的基础上，进一步满足更高的加工精度。

本发明工件加工方法中，所述将所述各第二工作区段划分为轨迹长度小于旋转轴最大随动长度的多个所述第一工作区段的步骤，包括：

将所述各第二工作区段划分出轨迹长度小于所述最大随动长度的第一工作区段，将所述各第二工作区段中划分出所述第一工作区段后的剩余部分作为新的第二工作区段；

具体地，将第二工作区段划分成多个第一区段的过程中，先根据最大随动长度，从每个第二工作区段的起点，划分出一个轨迹长度小于最大随动长度的第一工作区段。

然后将该第二工作区段剩余的部分作为新的第二工作区段。

继续从所述新的第二工作区段中划分出所述第一工作区段，直到所述新的第二工作区段的轨迹长度小于所述最大随动长度的第一工作区段。

新的第二工作区段会继续执行第二工作区段的划分过程，也就是将其自身的轨迹长度与最大随动长度对比，在新的第二工作区段的轨迹长度的小于最大随动长度的情况下，将新的第二工作区段直接确定为第一工作区段。

在新的第二工作区段的轨迹长度大于最大随动长度的情况下，先从新的第二工作区段的起点位置开始，根据最大随动长度对应轨迹长度划分出一个第一工作区段，然后将剩下的部分继续作为新的第二工作区段进行划分。

进而使得每次将第二工作区段划分为第一工作区段时，均可使用相同的方式进行划分。

本发明工件加工方法中，所述将所述各第二工作区段划分出轨迹长度小于所述最大随动长度的第一工作区段，将所述各第二工作区段中划分出所述第一工作区段后的剩余部分作为新的第二工作区段的步骤，包括：

将所述各第二工作区段的起点位置确定为所述各第二工作区段中首个第一工作区段的起点位置；

对于系统根据工作平台的移动参数自动划分的各个第二工作区段，其在划分完成时，即生成了每个第二工作区段的起点位置和终点位置在工件坐标系中的坐标。

而由这些第二工作区段划分得到的第一工作区段，则需要在已知起止坐标的第二工作区段的基础上确定其自身的起止位置。

具体地，对于需要划分的第二工作区段，将其起点位置的坐标作为其划分出的首个第一工作区段的起点坐标，并将该坐标确定为划分出的首个第一工作区段的起点位置。

确定所述刀具在所述首个第一工作区段的起点位置时所述旋转轴在所述工作平台上的第一位置；

根据所述第一位置和所述最大随动长度，得到所述刀具位于所述首个第一工作区段的终点时所述旋转轴在所述工作平台上的第二位置，将所述旋转轴位于所述第二位置时所述刀具在所述第二工作区段的位置，作为所述首个第一工作区段的终点位置；

根据所述第一工作区段的起点位置和终点位置确定所述首个第一工作区段；

进一步地，需要根据旋转轴的最大随动长度确定第一工作区段的终点位置。

具体来说，首先确定刀具位于划分出的首个第一工作区段的起点位置时，旋转轴相在工作平台上的第一位置，也就是旋转轴此时在工件坐标系中的坐标X=X_P，Y=Y_P。

在该坐标的基础上，加上旋转轴的最大随动长度对应的矢量，得到的坐标X=X_Pm，Y=Y_Pm，也就是说，当旋转轴的坐标由X=X_P，Y=Y_P移动到X=X_Pm，Y=Y_Pm后，旋转轴控制刀具切割的轨迹长度不大于最大随动长度。

因此，将旋转轴的坐标为X=X_Pm，Y=Y_Pm时刀具在第二工作区段的位置，作为划分出的第一工作区段的终点位置。

在此基础上，根据划分出的第一工作区段的起点位置和终点位置，即可确定由第二工作区段划分得到的首个第一工作区段。

将所述首个第一工作区段的终点位置作为所述新的第二工作区段的起点位置；

进一步地，对于划分出的新的第二工作区段，其起点位置为首个第一工作区段的终点位置。

也就是说，刀具位于新的第二工作区段的起点位置时，旋转轴的坐标为X=X_Pm，Y=Y_Pm。

将所述各第二工作区段的终点位置作为所述新的第二工作区段的终点位置；

将根据工作平台的移动参数确定的第二工作区段的终点位置在工件坐标系中的坐标作为新的第二工作区段的终点坐标。

根据所述新的第二工作区段的起点位置和终点位置确定所述新的第二工作区段。

根据确定的新的第二工作区段的起点坐标和终点坐标，即可确定新的第二工作区段。

需要注意的是，对于新的第二工作区段，仍需继续将其轨迹长度与最大随动长度比较，若新的第二工作区段仍需继续划分，依然可以按照上述的方式完成对新的第二工作区段的划分，并确定划分得到的每个第一工作区段的起点坐标和终端坐标。

在一个具体的实施方式中，在第二工作区段的轨迹类型为直线的情况下，该第二工作区段划分为第一工作区段和新的第二工作区段，此时，假定根据旋转轴的最大随动长度确定的第二位置的坐标为X=X_Pm，Y=Y_Pm，则对第一工作区段的轨迹进行加工时的指令为：

G01 X=X_Pm Y=Y_Pm

G01 X=X_P Y=Y_P C=Ce

其中，X_P和Y_P分别是第二工作区段的终点位置，X_Pm和Y_Pm分别是划分出的旋转轴在刀具运行第一工作区段终点时的位置，Ce为刀具运行于第一工作区段时，旋转轴的运行角度。

本发明工件加工方法中，所述在所述刀具位于每个所述第一工作区段的起点的情况下，确定所述旋转轴在所述工作平台上的位置，并根据所述轨迹类型确定所述刀具从每个所述第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度的步骤包括：

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为直线，且所述当前第一工作区段为首个所述第一工作区段的情况下，将所述旋转轴在所述工作平台上的初始位置作为所述刀具运行于当前工作区段时所述旋转轴在所述工作平台上的起始位置，根据所述当前第一工作区段的轨迹矢量与所述工作平台的预设方向矢量之间的第一夹角，以及所述当前第一工作区段的轨迹矢量与下一个第一工作区段的轨迹矢量之间的第二夹角，确定所述刀具从所述当前第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度；

在确定每一个第一工作区段后，控制刀具切割第一工作区段的轨迹即可完成对工件的加工。

刀具加工时，需要确定旋转轴在刀具运行于每个第一工作区段时的起始位置和终止位置。

旋转轴在工作平台上的初始位置即为初始化后旋转轴的零偏时位置，在当前第一工作区段为首个第一工作区段时，将初始位置其作为旋转轴在工作平台上的起始位置。

而旋转轴在刀具运行于第一工作区段终点时的位置，则在确定第一工作区段时已经确定，此处不再赘述。

进一步地，对于运行角度，如图3的上图所示，在当前第一工作区段的轨迹类型为直线的情况下，根据第一夹角和第二夹角确定运行角度。

其中，轨迹矢量与预设方向矢量表示构成第一夹角的两条边的方向，用于在规定了正方向的情况下，确定第一夹角的方向。轨迹矢量与预设方向矢量的设置只需能够确定第一夹角的方向即可。

本申请中的预设方向矢量为（1,0,0），第一夹角为图3的上图中的Cs。

可选地，轨迹矢量与预设方向矢量的方向可根据工件坐标系的正方向定义。预设方向矢量可以根据初始化后旋转轴与工作平台间的角度和位置确定，能够方便地确定出第一夹角即可。

第二夹角为当前第一工作区段轨迹矢量的夹角与下一个第一工作区段轨迹矢量的夹角，这里的轨迹矢量也是用来确定第二夹角的方向，以便根据第一夹角和第二夹角的方向确定运行角度，也就是图3的上图中AngFst。

根据第一夹角和第二夹角即可确定旋转轴的运行角度Ce，以图3为例，图3中的Ce的大小为第一夹角与第二夹角之和，方向为逆时针方向。而运行角度的方向用于确定，加工当前第一工作区段时，运行角度的方向是否需要改变。

在一个具体的实施方式中，运行角度Ce可以表示为:

Ce=Cs+SNG(TANGDIR)AngFst

其中，TANGDIR是刮削的方向参数，数值函数SNG是符号函数，其定义如下，当TANGDIR>0时，SNG(TANGDIR)=1，表示刮削方向，也就是旋转轴的运行方向为正方向;当TANGDIR=0时，SNG(TANGDIR)=0，表示刮削方向不变；当TANGDIR<0时，SNG(TANGDIR)=-1，表示刮削方向为负方向，在此基础上，运行角度:

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为直线，且所述当前第一工作区段不为首个第一工作区段的情况下，将所述刀具运行于上一个所述第一工作区段的终点位置时所述旋转轴位于所述工作平台上的位置作为所述起始位置，根据所述刀具在上一个所述第一工作区段运行时所述旋转轴的运行角度，以及所述第二夹角，确定所述刀具从当前工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度。

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为直线，且当前第一工作区段不为第一工作区段的情况下，仅将第一夹角，替换成刀具在上一个第一工作区段运行时旋转轴的运行角度即可。

也就是将加工上一个第一工作区段时，旋转轴的Ce，作为加工当前第一工作区段时的Cs。

将刀具运行于上一个第一工作区段的终点位置时旋转轴位于工作平台上的位置作为当前的起始位置，其它计算方式与当前为首个第一工作区段时的方式相同，因此不再赘述。

本发明工件加工方法中，所述在所述刀具位于每个所述第一工作区段的起点的情况下，确定所述旋转轴在所述工作平台上的位置，并根据所述轨迹类型确定所述刀具从每个所述第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度的步骤包括：

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为圆弧，且所述当前第一工作区段为首个所述第一工作区段的情况下，将所述旋转轴在所述工作平台上的初始位置作为所述刀具运行于当前工作区段时所述旋转轴在所述工作平台上的起始位置，根据所述当前第一工作区段的轨迹矢量的切线与所述工作平台的预设方向矢量之间的第三夹角，以及所述当前第一工作区段的轨迹对应的弧的度数矢量，确定所述刀具从所述当前第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度；

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为圆弧的情况下，确定旋转轴的起始位置的方式与轨迹类型为直线的情况基本相同，因此不在赘述。

而在确定旋转轴的运行角度时，如图3的下图所示，若当前第一工作区段为首个第一工作区段，根据第三夹角和圆心角确定旋转轴的运行角度。

其中，第三夹角Cs为第一工作区段的轨迹矢量的切线与预设方向矢量之间的夹角。

预设方向矢量仍为（1,0,0）。

与轨迹类型为直线的情况相同，这里的轨迹矢量仅是用于定义圆弧的方向，进而确定第三夹角，以确定运行角度方向是否需要改变即可。

弧的度数矢量ArcAng表示圆弧对应的圆心角的度数和方向，以图3的下图所示为例，当刀具从当前第一工作区段的起点运行到终点的过程中，旋转轴的运行角度Ce= Cs+SNG(TANGDIR)ArcAng。

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为圆弧，且所述当前第一工作区段不为首个所述第一工作区段的情况下，将所述刀具运行于上一个所述第一工作区段的终点位置时所述旋转轴位于所述工作平台上的位置作为所述起始位置，根据所述刀具在上一个所述第一工作区段运行时所述旋转轴的运行角度，以及所述弧的度数矢量，确定所述刀具从所述当前第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度。

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为圆弧，且当前第一工作区段不为首个第一工作区段的情况下，仅将第三夹角，替换成刀具在上一个第一工作区段运行时旋转轴的运行角度即可。

也就是将加工上一个第一工作区段时，旋转轴的Ce，作为加工当前第一工作区段时的Cs。

将刀具运行于上一个第一工作区段的终点位置时旋转轴位于工作平台上的位置作为当前的起始位置，其它计算方式与当前为首个第一工作区段时的方式相同，因此不再赘述。

本发明工件加工方法中，在所述轨迹类型为直线的情况下，所述终止位置包括所述旋转轴在所述工作平台上的坐标；

在首个第一工作区段对应的轨迹类型为直线的情况下，终止位置包括在工作平台，也就是工件坐标系中的坐标，通过旋转轴的坐标即可确定出一条直线轨迹。

在所述轨迹类型为圆弧的情况下，所述终止位置包括所述旋转轴在所述工作平台上的坐标和所述轨迹类型对应的轨迹的圆心在所述工作平台上的坐标。

在首个第一工作区段对应的轨迹类型为圆弧的情况下，除了旋转轴在工作平台上的坐标，还需要该段圆弧对应的圆心在工作平台上的坐标，以确定旋转轴的运行角度。

本发明通过轨迹类型和旋转轴的最大随动长度，自动将完整的待加工轨迹分为多个第一工作区段，使得工作人员在对工件进行加工时，只需初始输入一条指令，即可自动完成对工件的加工，大大简化了加工时所需的编程步骤，同时能够保障工件的加工精度。

下面对本发明提供的工件加工装置进行描述，下文描述的工件加工装置与上文描述的工件加工方法可相互对应参照。

如图4所示，工件加工装置包括接收模块401、划分模块402、确定模块403和加工模块404：

接收模块401，用于接收输入的对工作平台上工件加工的轨迹类型、加工参数和对所述工件加工的刀具的旋转轴的终止位置；

具体地，工件加工的轨迹类型也就是工具需要刀具加工出的形状。例如，加工O型密封圈模具时，轨迹类型即为圆弧；加工矩形槽时，轨迹类型为直线。

可选地，轨迹类型包括直线、圆弧、螺旋线等。

可选地，每种轨迹类型均有其对应的编程指令，通过识别输入的指令确定工件待加工的轨迹类型。

本发明中，G01表示加工轨迹为直线，G02表示加工轨迹为圆弧，G22表示加工轨迹为螺旋线。

可选地，轨迹为异形时，即待加工的轨迹中同时包括多条直线和/或圆弧，且多条直线和/或圆弧之间存在夹角时，也可对常见的异形轨迹设置对应的编程指令。

可选地，在待加工的轨迹不存在对应指令时，也可通过多次加工的方式，利用已有指令分段对异形的待加工轨迹进行加工。

加工参数为轨迹对应的加工参数，每种轨迹类型对应有不同的加工参数。

例如，当轨迹类型为直线时，加工参数可以包括直线的终点位置；当轨迹类型为圆弧时，加工参数包括圆弧的终点位置、圆弧对应的圆心位置和圆弧对应的圆心角的大小。

加工参数能够准确定义轨迹的位置用于工件加工即可。

刀具的旋转轴的终止位置即刀具对工件加工的终点位置，且为旋转轴相对于工作平台的位置。

需要注意的是，在对工件进行加工前，需要对工作平台和刀具进行初始化处理，也就是使工作平台和刀具处于一个零偏时位置，对工件的加工起点均为该位置。

因此，通过接收到的工件加工的轨迹类型、加工参数和对工件加工的刀具的旋转轴的终止位置，即可确定出工件需要加工的轨迹相对于工作平台的位置，作为后续加工的基础。

划分模块402，用于根据所述加工参数和所述终止位置，确定对所述工件加工的轨迹，根据所述旋转轴的最大随动长度将所述轨迹划分为第一工作区段；

根据加工参数和终止位置，即可确定出工件加工的轨迹相对于工作平台的位置。

对工件进行加工时，需要将工件加工的轨迹划分为多个第一工作区段，通过工作平台和刀具的配合分段对每个第一工作区段的轨迹完成工件的加工。

可选地，划分第一工作区段时，将工作平台和刀具初始化后，刀具相对于工作平台的位置，作为首个第一区段的起点位置。

其中，旋转轴的最大随动长度是指旋转轴在运动过程中，可以在不改变加工质量和精度的情况下，最大允许偏移设定加工轨迹的长度。旋转轴的最大随动长度根据刀具的型号确定。

因此，在划分第一工作区段时，需要保证每个第一工作区段的轨迹长度小于旋转轴的最大随动长度，以保证刀具对工件的加工精度。

确定模块403，用于在所述刀具位于每个所述第一工作区段的起点的情况下，确定所述旋转轴在所述工作平台上的位置，并根据所述轨迹类型确定所述刀具从每个所述第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度；

当刀具对工件沿着第一工作区段的轨迹对工件进行加工的过程前，需要明确刀具加工时的起始位置、终止位置和刀具的运行角度，在此基础上，控制刀具从起始位置按照确定的运行角度运行到终止位置，即可完成对该第一工作区段的轨迹的加工。

其中，刀具的运行角度由刀具的旋转轴的运行角度确定，旋转轴的运行角度为刀具对每个第一工作区段加工的过程中旋转轴所处的角度。

由于刀具在加工时，仅绕其旋转轴转动，刀具的旋转轴位置不变，只是工件加工过程中，旋转轴相对于工作平台的位置发生改变。

因此，可以通过旋转轴相对于工作平台的坐标，确定刀具运行于第一工作区段时的起始位置和终止位置。

进一步地，根据每个第一工作区段的轨迹的类型，确定旋转轴的运行角度。

具体来说，常见的轨迹类型包括直线和圆弧，因此，相邻两个第一工作区段间的轨迹类型可以分为直线与直线、直线与圆弧、圆弧与直线以及圆弧与圆弧四种情况，在轨迹类型为直线时，确定旋转轴的运行角度可以通过直线与直线之间的夹角，而确定轨迹类型涉及圆弧的情况下，则在确定旋转轴的运行角度时需要同时考虑圆弧对应的圆的相关参数，例如圆心坐标、圆弧对应的圆心角角度等。

加工模块404，用于根据所述旋转轴在所述工作平台上的位置和所述运行角度，控制所述旋转轴转动，以使用所述刀具对所述工件进行加工。

在刀具加工每一个第一工作区段的轨迹时，通过旋转轴在工作平台上的相对位置和通过轨迹类型确定的旋转轴的运行角度，即可根据这些确定的参数控制旋转轴转动，带动刀具与工作平台的配合，依次加工每个第一区段的轨迹，最终完成对工件的加工。

本发明通过输入的工件加工的轨迹类型、加工参数和待加工的轨迹类型，即可基于旋转轴的最大随动长度实现对轨迹的划分，通过刀具和工作平台的配合依次加工每个划分得到的第一工作区段的轨迹，进而完成对工件的加工，简化了工件加工时的编程过程，同时保障了工件加工的精度。

图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行工件加工方法，该方法包括：接收输入的对工作平台上工件加工的轨迹类型、加工参数和对所述工件加工的刀具的旋转轴的终止位置；根据所述加工参数和所述终止位置，确定对所述工件加工的轨迹，根据所述旋转轴的最大随动长度将所述轨迹划分为第一工作区段；在所述刀具位于每个所述第一工作区段的起点的情况下，确定所述旋转轴在所述工作平台上的位置，并根据所述轨迹类型确定所述刀具从每个所述第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度；根据所述旋转轴在所述工作平台上的位置和所述运行角度，控制所述旋转轴转动，以使用所述刀具对所述工件进行加工。

此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种工件加工方法，其特征在于，包括：

接收输入的对工作平台上工件加工的轨迹类型、加工参数和对所述工件加工的刀具的旋转轴的终止位置；

根据所述加工参数和所述终止位置，确定对所述工件加工的轨迹，根据所述旋转轴的最大随动长度将所述轨迹划分为第一工作区段；

在所述刀具位于每个所述第一工作区段的起点的情况下，确定所述旋转轴在所述工作平台上的位置，并根据所述轨迹类型确定所述刀具从每个所述第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度；

根据所述旋转轴在所述工作平台上的位置和所述运行角度，控制所述旋转轴转动，以使用所述刀具对所述工件进行加工。

2.根据权利要求1所述的工件加工方法，其特征在于，所述轨迹类型包括直线、圆弧和螺旋线。

3.根据权利要求2所述的工件加工方法，其特征在于，所述根据所述旋转轴的最大随动长度将所述轨迹划分为第一工作区段的步骤包括：

根据所述工作平台的移动参数，将所述轨迹划分出多个第二工作区段；

在各第二工作区段的轨迹长度小于所述最大随动长度的情况下，将所述第二工作区段作为所述第一工作区段；

在所述各第二工作区段的轨迹长度大于或等于所述最大随动长度时，将所述各第二工作区段划分为轨迹长度小于所述最大随动长度的多个所述第一工作区段。

4.根据权利要求3所述的工件加工方法，其特征在于，所述将所述各第二工作区段划分为轨迹长度小于所述最大随动长度的多个所述第一工作区段的步骤，包括：

将所述各第二工作区段划分出轨迹长度小于所述最大随动长度的第一工作区段，将所述各第二工作区段中划分出所述第一工作区段后的剩余部分作为新的第二工作区段；

继续从所述新的第二工作区段中划分出所述第一工作区段，直到所述新的第二工作区段的轨迹长度小于所述最大随动长度的第一工作区段。

5.根据权利要求4所述的工件加工方法，其特征在于，所述将所述各第二工作区段划分出轨迹长度小于所述最大随动长度的第一工作区段，将所述各第二工作区段中划分出所述第一工作区段后的剩余部分作为新的第二工作区段的步骤，包括：

将所述各第二工作区段的起点位置确定为所述各第二工作区段中首个第一工作区段的起点位置；

确定所述刀具在所述首个第一工作区段的起点位置时所述旋转轴在所述工作平台上的第一位置；

根据所述第一位置和所述最大随动长度，得到所述刀具位于所述首个第一工作区段的终点时所述旋转轴在所述工作平台上的第二位置，将所述旋转轴位于所述第二位置时所述刀具在所述第二工作区段的位置，作为所述首个第一工作区段的终点位置；

根据所述第一工作区段的起点位置和终点位置确定所述首个第一工作区段；

将所述首个第一工作区段的终点位置作为所述新的第二工作区段的起点位置；

将所述各第二工作区段的终点位置作为所述新的第二工作区段的终点位置；

根据所述新的第二工作区段的起点位置和终点位置确定所述新的第二工作区段。

6.根据权利要求1-5任一项所述的工件加工方法，其特征在于，所述在所述刀具位于每个所述第一工作区段的起点的情况下，确定所述旋转轴在所述工作平台上的位置，并根据所述轨迹类型确定所述刀具从每个所述第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度的步骤包括：

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为直线，且所述当前第一工作区段为首个所述第一工作区段的情况下，将所述旋转轴在所述工作平台上的初始位置作为所述刀具运行于当前工作区段时所述旋转轴在所述工作平台上的起始位置，根据所述当前第一工作区段的轨迹矢量与所述工作平台的预设方向矢量之间的第一夹角，以及所述当前第一工作区段的轨迹矢量与下一个第一工作区段的轨迹矢量之间的第二夹角，确定所述刀具从所述当前第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度；

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为直线，且所述当前第一工作区段不为首个第一工作区段的情况下，将所述刀具运行于上一个所述第一工作区段的终点位置时所述旋转轴位于所述工作平台上的位置作为所述起始位置，根据所述刀具在上一个所述第一工作区段运行时所述旋转轴的运行角度，以及所述第二夹角，确定所述刀具从当前工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度。

7.根据权利要求1-5任一项所述的工件加工方法，其特征在于，所述在所述刀具位于每个所述第一工作区段的起点的情况下，确定所述旋转轴在所述工作平台上的位置，并根据所述轨迹类型确定所述刀具从每个所述第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度的步骤包括：

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为圆弧，且所述当前第一工作区段为首个所述第一工作区段的情况下，将所述旋转轴在所述工作平台上的初始位置作为所述刀具运行于当前工作区段时所述旋转轴在所述工作平台上的起始位置，根据所述当前第一工作区段的轨迹矢量的切线与所述工作平台的预设方向矢量之间的第三夹角，以及所述当前第一工作区段的轨迹对应的弧的度数矢量，确定所述刀具从所述当前第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度；

在当前第一工作区段对应的轨迹类型为圆弧，且所述当前第一工作区段不为首个所述第一工作区段的情况下，将所述刀具运行于上一个所述第一工作区段的终点位置时所述旋转轴位于所述工作平台上的位置作为所述起始位置，根据所述刀具在上一个所述第一工作区段运行时所述旋转轴的运行角度，以及所述弧的度数矢量，确定所述刀具从所述当前第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度。

8.根据权利要求1-5任一项所述的工件加工方法，其特征在于，在所述轨迹类型为直线的情况下，所述终止位置包括所述旋转轴在所述工作平台上的坐标；

在所述轨迹类型为圆弧的情况下，所述终止位置包括所述旋转轴在所述工作平台上的坐标和所述轨迹类型对应的轨迹的圆心在所述工作平台上的坐标。

9.一种工件加工装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收输入的对工作平台上工件加工的轨迹类型、加工参数和对所述工件加工的刀具的旋转轴的终止位置；

划分模块，用于根据所述加工参数和所述终止位置，确定对所述工件加工的轨迹，根据所述旋转轴的最大随动长度将所述轨迹划分为第一工作区段；

确定模块，用于在所述刀具位于每个所述第一工作区段的起点的情况下，确定所述旋转轴在所述工作平台上的位置，并根据所述轨迹类型确定所述刀具从每个所述第一工作区段的起点运行到终点的过程中所述旋转轴的运行角度；

加工模块，用于根据所述旋转轴在所述工作平台上的位置和所述运行角度，控制所述旋转轴转动，以使用所述刀具对所述工件进行加工。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述工件加工方法。