TWI822012B - 放電加工自動電極生成系統 - Google Patents
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Abstract
一種放電加工自動電極生成系統，包含一未切削區域辨識模組，根據一包括多個表面的工件立體圖及一刀具參數資料，從該等表面中辨識出多個未切削表面，該等未切削表面構成多個放電；及一電極生成模組，電連接該未切削區域辨識模組，根據該等放電區域生成多個電極。
Description
本發明是有關於一種電極生成系統，特別是指一種放電加工自動電極生成系統。
在模具加工中，工件會先藉由數值控制(computer numerical control, CNC)來做銑削加工，當刀具無法加工特定特徵時，例如幾何特徵或是內尖角、細槽等微細特徵，則會出現未切切削區域。這些區域會隨著選用的刀具不同而改變，因此需要使用放電加工(electrical discharge machining, EDM)技術應用在這些因刀具幾何限制下無法加工的未切削區域上，以使模具的形狀與尺寸能符合當初所預期。
因此，現有的模具加工是先辨識出未切削區域後，經由銑削後再採用放電加工，以去除未切削區域。然而，辨識未切削區域需要仰賴專業人員不斷地以工具量測，規畫刀具加工路徑，並進行切削模擬，以判別有無殘料，再根據判別結果設計及手動繪製電極圖檔，不僅費時，還有可能因為未切削區域無法完全辨識出來，而使刀具加工路徑規畫不良，造成因規畫不良而生成多於的殘料，使得成本上升。
因此，本發明的目的，即在提供一種能自動識別未切削區域並自動產生電極的放電加工自動電極生成系統。
於是，本發明放電加工自動電極生成系統，包含一未切削區域辨識模組，及一電連接該未切削區域辨識模組的電極生成模組。
該未切削區域辨識模組根據一包括多個表面的工件立體圖及一刀具參數資料，從該等表面中辨識出多個未切削表面，該等未切削表面構成多個放電區域。
該電極生成模組根據該等放電區域生成多個電極。
本發明之功效在於：藉由該未切削區域辨識模組根據該工件立體圖及該刀具參數資料自動辨識出所有未切削表面，不需要預先規畫刀具加工路徑，省去規畫路徑的時間，且該電極生成模組自動生成該等電極，省去繪製電極圖檔的時間，且該未切削區域辨識模組能更準確的自動辨識出所有未切削表面減少因規畫不良而造成的成本。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明放電加工自動電極生成系統1的一實施例，包含一未切削區域辨識模組11，及一電極生成模組12。
該未切削區域辨識模組11根據一包括多個表面的工件立體圖及一刀具參數資料，從該等表面中辨識出多個未切削表面，該等未切削表面構成多個放電區域。其中，該工件立體圖每一表面具有多個點，該刀具參數資料包括一刀具曲率及一刀具半徑，該刀具參數資料包括一刀具曲率及一刀具半徑。該工件立體圖例如是從STEP格式之電腦輔助設計（Computer Aided Design, CAD）檔案的一工件圖檔STP讀取，但不以此為限。
值得注意的是，在本實施例中，該未切削區域辨識模組11是根據該刀具的形狀與該等表面之間的幾何干涉來辨識出未切削區域，但不以此為限。
該等表面包括多個平面及多個曲面，該未切削區域辨識模組11先從該等平面中去除多個不會有干涉情形發生的篩選平面，保留多個目標平面，以降低運算量，其中該等篩選平面為法向量與該刀具的軸心方向一致的平面。此外，因為自干涉只會發生在曲面，故僅針對該等曲面進行自干涉計算，而交互干涉則會發生平面及曲面。
在自干涉計算中，該未切削區域辨識模組11根據該刀具參數資料的該刀具曲率及該等曲面，辨識該等曲面是否存在未切削區域。詳細而言，對於每一曲面，該未切削區域辨識模組11根據該等點中之其中一者計算出一主曲率極大值，並判定該主曲率極大值是否大於該刀具參數資料的該刀具曲率，當判定出該主曲率極大值大於該刀具參數資料的該刀具曲率時，該未切削區域辨識模組11判定該曲面的該等點中之其中該者存在未切削區域。
在交互干涉計算中，該未切削區域辨識模組11根據該刀具參數資料的該刀具半徑及多個包括該等曲面及該等目標平面的目標表面的所有點，辨識該等目標表面是否存在未切削區域。詳細而言，對於每一目標表面，該未切削區域辨識模組11判定該目標表面的所有點朝一法向量方向延伸該刀具參數資料的該刀具半徑後，該點以該刀具半徑值範圍內是否包括其他目標表面的點，當判定出該目標表面的所有點朝該法向量方向延伸該刀具參數資料的該刀具半徑後，該點以該刀具半徑值範圍內包括其他目標表面的點時，判定該目標表面存在未切削區域。
值得注意的是，在其他實施方式中，可僅以自干涉計算或交互干涉計算判定表面是否存在未切削區域，不以此為限。
該電極生成模組12電連接該未切削區域辨識模組11，該電極生成模組12根據該等放電區域生成多個電極。
該電極生成模組12包括一初步電極生成單元121、一電極進給方向計算單元122，及一電連接該初步電極生成單元121及該電極進給方向計算單元122的電極組合單元123。
該初步電極生成單元121根據該等放電區域生成多個分別對應該等放電區域的初步電極。
詳細而言，對於每一放電區域，該初步電極生成單元121根據建立一包覆該放電區域的方塊，並根據該放電區域的所有未切削表面對該方塊進行修剪，以獲得一對應該放電區域的電極。
該電極進給方向計算單元122根據該等放電區域計算出多組分別對應該等放電區域的電極進給方向組，每一電極進給方向組包括至少一電極進給方向。
詳細而言，對於每一放電區域，該電極進給方向計算單元122獲得多個放電未切削表面，並根據每一放電未切削表面的法向量計算出一對應該放電區域的電極進給方向組。
該電極組合單元123根據該等初步電極及該等電極進給方向組多個相關於該等初步電極的幾何參數，將該等初步電極進行組合，以獲得該等電極。其中，該等幾何參數包括多個分別對應該等初步電極的電極大小，及多個分別對應該等初步電極的電極位置。
詳細而言，對於每一未組合的初步電極，該電極組合單元123根據該等電極進給方向組及該等幾何參數判定該初步電極是否可與其他初步電極組合，當該電極組合單元123判定出該初步電極可與其他初步電極組合時，該電極組合單元123獲得至少一可組合初步電極，且該未切削區域辨識模組11判定該初步電極與該至少一可組合初步電極組合後是否出現未切削區域，當該未切削區域辨識模組11判定出不出現未切削區域時，該電極組合單元123將該初步電極可與該至少一可組合初步電極進行組合，以獲得一包括該初步電極及該至少一可組合初步電極的電極。
值得注意的是，該電極生成模組12生成該等電極後，將相關於該等電極的參數傳送至一製程規劃軟體CAM以產生加工程式。
要特別注意的是，在其他實施方式中，該電極組合單元123可僅根據該等電極進給方向組將該等初步電極進行組合，但不以此為限。
要再特別注意的是，在其他實施方式中，該電極生成模組12可僅包括該初步電極生成單元121，亦即該等初步電極即為該等電極，但不以此為限。
綜上所述，本發明放電加工自動電極生成系統1，藉由該未切削區域辨識模組11根據該工件立體圖及該刀具參數資料，自動辨識出所有未切削表面，不需要預先規畫刀具加工路徑，省去規畫路徑的時間，且該電極生成模組12自動生成該等電極，省去繪製電極圖檔的時間，且該未切削區域辨識模組11能更準確的自動辨識出所有未切削表面減少因規畫不良而造成的成本，以及該電極組合單元123將該等初步電極組合，以減少電極數量，提高加工速度，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1········ 放電加工自動電極生成系統
11······ 未切削區域辨識模組
12······ 電極生成模組
121····· 初步電極生成單元
122····· 電極進給方向計算單元
123····· 電極組合單元
STP···· 工件圖檔
CAM··· 製程規劃軟體
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是一方塊圖，說明本發明放電加工自動電極生成系統的一實施例。
1········ 放電加工自動電極生成系統
11······ 未切削區域辨識模組
12······ 電極生成模組
121····· 初步電極生成單元
122····· 電極進給方向計算單元
123····· 電極組合單元
STP···· 工件圖檔
CAM··· 製程規劃軟體
Claims (10)
- 一種放電加工自動電極生成系統，包含： 一未切削區域辨識模組，根據一包括多個表面的工件立體圖及一刀具參數資料，從該等表面中辨識出多個未切削表面，該等未切削表面構成多個放電區域；及 一電極生成模組，電連接該未切削區域辨識模組，根據該等放電區域生成多個電極。
- 如請求項1所述的放電加工自動電極生成系統，其中，該工件立體圖的每一表面具有多個點，該刀具參數資料包括一刀具曲率及一刀具半徑之其中至少一者，該未切削區域辨識模組根據該刀具參數資料及該等表面的該等點，辨識該等表面是否存在未切削區域。
- 如請求項2所述的放電加工自動電極生成系統，其中，該等表面包括多個曲面，對於每一曲面，該未切削區域辨識模組根據該等點中之其中一者計算出一主曲率極大值，判定該主曲率極大值是否大於該刀具參數資料的該刀具曲率，當判定出該主曲率極大值大於該刀具參數資料的該刀具曲率時，該未切削區域辨識模組判定該曲面存在未切削區域。
- 如請求項2所述的放電加工自動電極生成系統，其中，對於每一表面，該未切削區域辨識模組判定該表面的該等點朝一法向量方向延伸該刀具參數資料的該刀具半徑後，該點以該刀具半徑值範圍內是否包括其他表面的點，當判定出該表面的該等點朝該法向量方向延伸該刀具參數資料的該刀具半徑後，該點以該刀具半徑值範圍內包括其他表面的點時，判定該表面存在未切削區域的未切削表面。
- 如請求項1所述的放電加工自動電極生成系統，其中，該等電極分別對應該等放電區域，對於每一放電區域，該電極生成模組建立一包覆該放電區域的方塊，並根據該放電區域的所有未切削表面對該方塊進行修剪，以獲得一對應該放電區域的電極。
- 如請求項1所述的放電加工自動電極生成系統，其中，該電極生成模組包括一初步電極生成單元，及一電連接該初步電極生成單元的電極組合單元，該初步電極生成單元根據該等放電區域生成多個分別對應該等放電區域的初步電極，該電極組合單元根據該等初步電極，將該等初步電極進行組合，以獲得該等電極，其中該等電極數量小於該等初步電極。
- 如請求項6所述的放電加工自動電極生成系統，其中，該電極組合單元還根據多個相關於該等初步電極的幾何參數將該等初步電極進行組合，該等幾何參數包括多個分別對應該等初步電極的電極大小，及多個分別對應該等初步電極的電極位置。
- 如請求項6所述的放電加工自動電極生成系統，其中，電極生成模組還包括一電連接該電極組合單元的電極進給方向計算單元，該電極進給方向計算單元根據該等放電區域計算出多組分別對應該等放電區域的電極進給方向組，每一電極進給方向組包括至少一電極進給方向，該電極組合單元還根據該等電極進給方向組，將該等初步電極進行組合。
- 如請求項8所述的放電加工自動電極生成系統，其中，對於每一未組合的初步電極，該電極組合單元根據該等電極進給方向組判定該初步電極是否可與其他初步電極組合，當該電極組合單元判定出該初步電極可與其他初步電極組合時，該電極組合單元獲得至少一可組合初步電極，且該未切削區域辨識模組判定該初步電極與該至少一可組合初步電極組合後是否出現未切削區域，當該未切削區域辨識模組判定出不出現未切削區域時，該電極組合單元將該初步電極與該至少一可組合初步電極進行組合，以獲得一包括該初步電極及該至少一可組合初步電極的電極。
- 如請求項8所述的放電加工自動電極生成系統，其中，對於每一放電區域，該電極進給方向計算單元獲得多個放電未切削表面，並根據每一放電未切削表面的法向量計算出一對應該放電區域的電極進給方向組。
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