[发明专利]一种圆盘锯粗加工三维异型石材的锯切方法

说明书

本发明涉及一种圆盘锯粗加工三维异型石材的锯切方法，尤其是一种圆盘锯在异型石材数控粗加工阶段提高材料去除效率的方法；本发明方法分析并建立圆盘锯数控粗加工锯切过程动态模型，在STL点云数据的基础上，通过最大材料去除深度搜索算法和二叉空间分割算法，计算切削点和锯切平面法向量得到锯切平面，进行刀具路径规划，提高三维异型石材数控粗加工材料去除效率，从而为石材等难加工材料提供一种高效的粗加工方法，实现异型石材自动化的高效数控粗加工过程。

技术领域

本发明涉及一种圆盘锯粗加工三维异型石材的锯切方法，尤其是一种圆盘锯在异型石材数控粗加工阶段提高材料去除效率的方法。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高，石材制品越来越广泛地被应用于建筑装饰业。市场对异型石材制品的种类、形状、产品尺寸的要求愈来愈高，异形石材加工也向着高速度、智能化、高效率的方向发展。粗加工是数控加工的重要阶段之一，其任务是快速切除工件毛坯上的大部分多余材料，只保留半精加工和精加工的适当余量。事实上，加工异型石材制品时，大约70％的原材料由粗加工过程切除，大量的加工时间消耗在粗加工过程中。砂轮因切触面积小，其数控粗加工无论是等距偏置法还是层切法无法从工具特性上大力提高其切削效率。金刚石圆盘锯加工深度深，且锯切加工能够在较低的转速下获得较高的切削线速度。为了提高异型石材粗加工效率，研究圆盘锯进行三维实体模型加工对象的锯切粗加工，分析并建立圆盘锯数控粗加工锯切过程动态模型，在STL点云数据的基础上，通过最大材料去除深度搜索算法和二叉空间分割算法，计算切削点和锯切平面法向量得到锯切平面，采用大块锯切的粗加工规划方法，实现异型石材自动化的高效数控粗加工过程。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种圆盘锯粗加工三维异型石材的锯切方法，使得圆盘锯在异型石材数控粗加工阶段提高材料去除效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种圆盘锯粗加工三维异型石材的锯切方法，包括：

步骤1，获取加工目标图形表面点云数据信息

从STL文件中获得加工目标图形表面点云数据，包括表面数据点的三维坐标，存为点集P_objs＝{P_objs1,P_objs2,...,P_objsn}；

步骤2，处理加工目标图形表面数据点

因STL文件以三角面片形式存储数据，表面数据点集P_objs存在重复冗余数据点，通过循环搜索去掉点集P_objs中重复冗余的数据点，得到处理后的表面数据点集P_obj＝{P_obj1,P_obj2,...,P_objm}，完成数据处理；

步骤3，给定初始毛坯工件

根据加工目标图形尺寸，给定适当的初始毛坯工件，所述初始毛坯工件的长度为L_x，宽度为L_y，厚度为L_z；

步骤4，表示凸多面体

粗加工过程中工件的动态凸多面体模型采用多面体的三维建模方法描述，所述三维建模方法为边界表示法B-rep，具体为用点、线和面来描述多面体模型的基本信息；其中顶点集和边界面集相关定义如下：

顶点集P_bp：凸多面体工件H所有的顶点构成顶点集P_bp＝{P_bp1,P_bp1,...,P_bpk}；

边界面集F(H)：凸多面体工件H所有的边界面构成边界面集F(H)，边界面集F(H)界定实体的边界，确定实体空间范围，边界面由其平面方程和边界顶点唯一确定；