[发明专利]一种圆盘锯切割石材的圆弧和椭圆轮廓的方法

摘要

本发明提供一种圆盘锯切割石材的圆弧和椭圆轮廓的方法，针对圆盘锯切割圆弧和椭圆的问题，根据圆弧和椭圆的参数方程，使用直线拟合法，用一系列小线段逼近圆弧和椭圆，以圆盘锯切割小线段的形式进行圆弧和椭圆轮廓切割，并对拟合误差进行计算分析；使用C#语言编程生成圆盘锯刀路G代码，可直接用于现有的桥式数控机床；在满足板材切割精度的条件下，定性的使用小径圆锯加工大径圆弧和小曲率椭圆。本发明优点是：计算简单、方便，不需要进行机床硬件改动和二次开发，降低成本。

主权项

1.一种圆盘锯切割石材的圆弧和椭圆轮廓的方法，其特征在于，生成G代码供现有桥式数控机床直接进行石材的圆弧和椭圆轮廓的加工，包括：步骤1、从DXF文件中获取圆弧、椭圆图元信息；具体如下：从DXF文件中获取圆弧的圆心坐标O′(x_C,y_C)、半径R、起点角度θ_S、终点角度θ_E，对于整圆θ_S＝0°、θ_E＝360°；椭圆的中心点坐标O′(x_C,y_C)、相对于中心点的长轴端点坐标L(x_L,y_L)、短轴与长轴的比例M、起点角度θ_S、终点角度θ_E，对于闭合椭圆θ_S＝0°、θ_E＝360°；步骤2、建立圆弧、椭圆的参数方程；具体如下：根据步骤1中所得圆弧数据建立圆弧的参数方程根据步骤1中所得椭圆数据，计算出椭圆长半轴和椭圆长轴倾斜角再由短轴与长轴的比例计算出椭圆短半轴R_S＝M·R_L，建立椭圆参数方程步骤3、直线拟合圆弧、椭圆，计算得到圆弧和椭圆上的点坐标；具体如下：根据步骤2中圆弧和椭圆的参数方程，采用直线拟合法，θ_i从θ_S开始到θ_E每隔Δθ取值，即θ_i＝θ_S+i·Δθ，i＝0,1,2,...，i为取值次数，计算得圆弧和椭圆上的点坐标(x(θ_i),y(θ_i))，用一系列小线段连接所有点；步骤4、计算C轴切向随动角度；具体如下：使用圆盘锯加工曲线，需使圆盘锯的轴向与曲线上每一点的切线方向保持垂直，这就需要C轴旋转一定的角度，称之为C轴切向随动，用小线段拟合曲线之后，圆盘锯的轴向要与每一段小线段保持垂直，根据步骤3中的点坐标计算出加工每一段小线段时C轴切向随动角度C_i，计算公式为：步骤5、根据FANUC系统的G代码格式并使用C#语言编程，将步骤3中所得点坐标(x(θ_i),y(θ_i))和步骤4中所得C轴的切向随动角度C_i用相应的代码重构，再加上进刀退刀数据和其他辅助代码，生成完整的数控程序G代码并加载；步骤6、计算拟合误差，根据目标误差值调整Δθ取值；具体如下：直线拟合圆弧和椭圆的拟合误差为弓高误差，由于椭圆在长轴端点处的曲率最大，可知在此处的弓高误差最大，故用此处的弓高误差作为椭圆拟合误差，圆弧拟合误差计算公式为：椭圆拟合误差计算公式为：由误差计算公式(4)和(5)知，圆弧半径R和椭圆方程一定时，Δθ取值越小则拟合误差e越小，根据目标误差的值调整Δθ取值。