[发明专利]加工轨迹生成方法及相应装置

说明书

本发明涉及一种加工轨迹生成方法及相应装置。该方法包括：根据待加工工件的三维模型将待加工工件的表面离散成三角片模型；针对在与待加工工件的表面对应的驱动面上规划的驱动轨迹上的每一个驱动点，确定刀具从驱动点沿预定投影方向到三角片模型上的投影所覆盖的一个或多个三角片，针对每一个三角片，确定刀具投影点和投影距离，确定刀具投影距离最小的投影点作为与驱动点相对应的刀触点，以及根据刀触点确定与驱动点相对应的刀位点；以及根据待加工工件的表面对应的驱动面上的每一个驱动点对应的刀位点生成待加工工件的表面的加工轨迹。本发明还提供了一种计算机存储介质。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，更具体地涉及一种加工轨迹生成方法及实现这种方法的相应装置，可以应用于例如五轴数控加工等适用的数控加工场景。

背景技术

相比于三轴数控加工，五轴数控加工增加了两个旋转轴的自由度，可实现刀具和被加工表面之间更好的贴合性，减少加工时间，提高工件表面加工精度。无论是三轴数控加工，还是五轴数控加工，都涉及加工刀具轨迹的计算。目前常用的刀具轨迹计算策略包括刀位面(CL-surface)策略、刀触点驱动的策略(ConT_Act-driven)和基于投影的策略(Projection-based)。

图1示出了刀位面策略(CL-surface策略)的基本方法100的流程图。CL-surface策略将刀具与工件恰好相切时的刀位点(CL点，(Cutter Location点)的集合定义为CLsurface(刀位面)。如图1所示，在步骤S110，计算刀位面。在步骤S120，根据计算得到的刀位面生成刀具轨迹。例如，文献《Mesh-based tool path generation for consT_AN_T scallop-heightmachining》公开了将驱动面和偏置曲面离散的的三角网格模型求交确定CL轨迹。CL-surface策略可以在计算CL轨迹的过程中检测并消除干涉，可适用于所有的APT(Automatically Programmed Tools，自动编程工具)刀具三轴加工和球头刀五轴加工，但是不能适用于平底刀、环形刀和一般的APT刀具五轴加工。

图2示出了刀触点驱动的策略的基本方法200的流程图。如图2所示，在步骤S210，计算刀触点(CC点，Cutter ConT_Act点)轨迹。在步骤S220，计算刀轴。在步骤S230，计算CL轨迹。例如，这在文献《Adaptive iso-planar tool path generation for machining offree-form surfaces》和《Five-axis tool path generation based on machine-dependeN_TpoteN_Tial field》中均有介绍。方法200最终生成的轨迹可能存在过切，导致加工精度不高，加工表面质量较差。

图3示出了基于投影的策略的基本方法300的流程图。如图3所示，在步骤S310，通过确定驱动面来规划驱动轨迹。在步骤S320，执行投影算法。在步骤S330，利用投影算法生成CL轨迹。例如，文献《Fixed-axis tool positioning with built-in globaliN_Terference checking for NC path generation》公开了采用基于驱动轨迹的刀具向曲面离散的三角网格投影的算法生成刀具加工轨迹。专利CN201410597489.5记载了一种用于五轴数控加工的等残留高度刀触点轨迹的生成方法，针对复杂网格模型的五轴加工，提出自适应的投影偏置方法来生成五轴等残留刀触点轨迹。方法300可以直接生成无过切的加工轨迹，适用于任意APT刀具，但是轨迹计算效率较低。

如上所述，目前的刀具轨迹的投影算法主要存在以下局限性：

(1)大多的刀具轨迹计算策略关于防过切处理的研究仅适用于三轴数控加工；