[发明专利]一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法

说明书

本发明涉及一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面石材的铣削方法，尤其是一种圆盘锯在粗加工异型轮廓曲面时提高材料去除率的方法。首先分析并建立圆盘锯数控粗加工铣削过程的数学模型，在STL点云数据的基础上，通过非等参数线算法，使得刀路间隔均匀分布，减少重复铣削率，进而在参数空间进行刀具路径规划，提高异形自由曲面石材数控粗加工材料去除率，从而为异形轮廓曲面石材等难加工材料提供一种高效率的材料去除方法，实现异型石材自动化的高效数控粗加工过程。

技术领域

本发明涉及石材加工领域，特别是指一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高，异形轮廓曲面石材产品越来越广泛地被应用于家居装饰品。市场对异型石材制品的种类、形状以及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。此外，根据磨具特性知，圆盘锯相较于其他刀具拥有更深的切削深度和更快的切削线速度，因此，利用圆盘锯的优势能更高效地完成异形轮廓曲面石材的铣削加工。但目前，异形轮廓曲面石材的铣削加工效率较低。为了提高异型轮廓曲面石材的铣削加工效率，本发明提出对异形曲面石材加工的路径优化算法，通过非等参数线法，减少圆盘锯铣削加工的重复铣削率，缩短加工时间，实现异形轮廓曲面材料高去除率铣削加工过程。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法，通过对异形曲面石材加工的路径优化算法，通过非等参数线法，减少圆盘锯铣削加工的重复铣削率，缩短加工时间，实现异形轮廓曲面材料高去除率铣削加工过程。

本发明采用如下技术方案：

其技术方案采用以下步骤：1)异形轮廓自由曲面图形表面点云数据信息获取，2)确定异形轮廓自由曲面的u、v参数域，3)离散u、v方向并进行非等参数化，4)非等参数刀具路径的产生，5)计算圆盘锯铣削加工的材料去除率。

具体包括如下步骤：

步骤1、异形轮廓自由曲面图形表面点云数据信息获取

从STL文件中获得三维异形轮廓自由曲面图形表面点云数据，包括曲面表面数据点的三维坐标，存为点集P_objs；

步骤2、确定异形轮廓自由曲面的u、v参数域

根据点集P_objs构成的三维网格曲面，确定异形轮廓自由曲面的在u、v方向的边界，其曲面较长边为u方向并将其作为产生刀具路径的方向即刀具进给方向，曲面较短边为v方向将其作为产生刀具间隔的方向即工件进给方向；

步骤3、离散u、v方向并进行非等参数化

对于u方向采用圆盘锯下刀最短距离h_min产生的锯切弧区长度即进行等距离散。对于v方向求取满足圆盘锯厚度a_w所对应的不同△v值，其步骤如下：

1)确定曲面参数域中u参数范围u_min～u_max，v参数范围v_min～v_max；确定工件进给方向的最大间隔△v_max，并初始化参数u_j∈[u_min,u_max](j＝1,2,3,...,n)， v_i∈[v_min,v_max](i＝1,2,3,...,m),△v_j＝△v_max；

2)判断u_j是否在曲面边界范围内，若是，则以△v_j作为刀具路径参数间距；否则记录该点的u、v参数坐标p_j,i＝p(u_j,v_i)；