用于工具路径虚拟化和优化的系统、方法和设备技术方案

用于在计算机辅助制造(CAM)系统(100)中确定优化工具路径(190)的方法、系统、和设备，其中优化工具路径(190)包括与工件(320)的零件相关联的工具路径，并且其中优化工具路径(190)被配置用于计算机数控(CNC)机床。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于工具路径虚拟化和优化的系统、方法和设备
本专利技术在其若干实施例中总体上涉及对借助于CAM系统进行的机床程序生成以及借助于使用工具的运动属性和工具路径的CNC控制器进行的机床轴控制的优化。背景计算机辅助制造(CAM)系统生成用于计算机数控(CNC)机床的指令集。这样的指令沿着复杂路径驱动切削工具(tool)以便通过分割备用材料块来获得期望的模型形状。这种切削操作被称为制造循环，其中备用材料块最初被铣削成目标形状，该目标形状将通过CNC机床的切削操作来获得。通常，指令被分为切削操作或序列，该切削操作或序列可适用于零件的特定几何特征并利用特定的加工策略和切削工具。总的来说，大多数CAM解决方案采用对零件的计算机辅助设计(CAD)模型的使用以便于切削操作的创建，即在工件和切削工具之间的相对运动，其通常被称为“工具路径”。利用虚拟模型提供了关于在实际切削操作之前进行的制造和零件精加工的质量的精确指示。工具路径可以以更大的精度被计算出并使得避免刨削或以其他方式损坏工件。此外，用户可以在切削操作之前意识到上述问题，其中模拟可以在铣削过程的早期阶段(例如切削操作之前)检测到这类的问题。原理上，工具路径是“工具运动”或基本运动的序列，且因此它与机床几何形状和机床物理限制联系在一起。所有机床具有其中工具路径可能是困难的区域或方向，并且在某些情况下工具路径可能不由机床独立地生成。因为铣削工具的速率、速度、角度等的变化都影响制造的质量，所以许多CNC参数有必要被设置。只有当模拟过程与在物理切削阶段期间机床上的CNC系统尽可能相同时，模拟过程才是重要和有用的。因此，在3D环境中确定和显示这样的因素是需要的，以便帮助操作员进行铣削模拟。概述实施例可以包括一种计算机数控(CNC)系统，其具有：计算机辅助制造(CAM)控制器和CNC控制器。在一些实施例中，CAM控制器可以被配置成由CAM处理器和存储器确定以下中的至少一者：枢轴、速度、加速度、和急动度(jerk)。在另外的实施例中，CNC控制器可以被配置成由CAM基于所确定的枢轴、速度、加速度、和急动度来控制下列项中的至少一项：工具速度、工具进给、和工具加速度。在另外的实施例中，在CAM控制器中的至少一个参数对应于CNC控制器的至少一个机床参数。也就是说，CNC控制器可以进一步被配置为通过确定枢轴速度矢量并且进一步通过显示与工具路径策略相关联的几何相关运动数据的实时可视化来在5轴工具路径方面进行优化。公开了一种用于在计算机辅助制造(CAM)系统中确定优化工具路径的方法实施例，其中，所述优化工具路径可以包括与工件的部分相关联的工具路径，并且其中，优化工具路径可以被配置用于计算机数控(CNC)机床，该方法具有：确定与CNC机床的切削工具相关联的一组参数，该一组参数具有枢轴、速度、加速度、和急动度，其中，所述确定基于CNC机床的切削工具的运动属性和工具路径，其中切削工具的运动属性基于相关联的工具端部、工具长度、和工具轴；确定切削工具定位和切削工具移动以用于执行机床操作，其中，对切削工具定位和切削工具移动的确定基于与CNC机床相关联的所确定的一组参数；基于CNC机床和切削工具的能力来执行关于切削工具定位和切削工具移动的能力检查；基于所执行的能力检查来确定具有切削工具的一致运动的优化工具路径，并调整该一组参数中的一个或更多个参数，其中，所述优化工具路径基于切削工具的急动度低于阈值；以及传输所确定的优化工具路径以用于生成在CNC机床中的机床操作。该方法还可以包括：提供关于制造和零件精加工的质量的精确指示。此外，所述枢轴可以基于工具端部、切削工具长度、和切削工具的轴向倾斜来被确定。在一个实施例中，枢轴位移是在当前枢轴和先前枢轴之间的差异；工具端部位移是在当前工具端部和先前工具端部之间的差异；所述速度是基于在枢轴位移和工具端部位移的长度的比率来被确定的。该方法还可以具有一组优化规则，该一组优化规则来自下列项中的至少一项：(1)最小化工具速度的一组规则，(2)最小化工具急动度的一组规则，以及(3)最小化工具加速度的一组规则。该方法还可以包括：由CNC机床执行所生成的机床操作，并且由CNC机床执行所生成的机床操作可以基于对优化工具路径的成功确定。一种设备实施例可以包括：处理器和可寻址存储器，该处理器被配置为：确定与计算机数控(CNC)机床相关联的一组参数，该一组参数具有枢轴、速度、加速度、和急动度，其中，所述确定基于CNC机床的切削工具的运动属性和工具路径，其中切削工具的运动属性基于相关联的工具端部、工具长度、和工具轴；确定切削工具定位和切削工具移动以用于执行机床操作，其中，对切削工具定位和切削工具移动的确定基于与CNC机床相关联的所确定的一组参数；基于CNC机床和切削工具的能力来执行关于切削工具定位和切削工具移动的能力检查；基于所执行的能力检查来确定具有切削工具的一致运动的优化工具路径，并调整该一组参数中的一个或更多个参数，其中，优化工具路径基于切削工具的急动度低于阈值；以及传输所确定的优化工具路径以用于生成在CNC机床中的机床操作。一种系统实施例可以具有计算机辅助制造(CAM)系统，该计算机辅助制造(CAM)系统具有虚拟机床工具路径优化部件和定位移动部件，所述虚拟机床工具路径优化部件和所述定位移动部件均具有处理器和可寻址存储器；其中，定位移动部件的处理器可以被配置为：确定与计算机数控(CNC)机床相关联的一组参数，该一组参数具有枢轴、速度、加速度、和急动度，其中，所述确定基于CNC机床的切削工具的运动属性和工具路径，其中，切削工具的运动属性基于相关联的工具端部、工具长度和工具轴；以及确定切削工具定位和切削工具移动以用于执行机床操作，其中，对切削工具定位和切削工具移动的确定基于与CNC机床相关联的所确定的一组参数；以及其中，虚拟机床工具路径优化部件的处理器可以被配置为：基于CNC机床和切削工具的能力来执行关于切削工具定位和切削工具移动的能力检查；基于所执行的能力检查来确定具有切削工具的一致运动的优化工具路径，并调整该一组参数中的一个或更多个参数，其中，优化工具路径基于切削工具的急动度低于最大阈值；以及传输所确定的优化工具路径以用于生成在CNC机床中的机床操作。CAM系统还可以包括：工具路径虚拟化和优化系统，其中该工具路径虚拟化和优化系统可以被配置为：在CAM系统中确定优化工具路径，其中，该优化工具路径包括与工件的部分相关联的工具路径，并且其中，该优化工具路径可以被配置用于CNC机床。附图简述实施例可能通过在附图的图中作为示例而非限制地被示出，且其中：图1在功能框图中描绘了工具路径虚拟化和优化系统；图2示出了具有定位移动计算设备的CAM系统的顶层功能框图；图3示出了待由CNC机床通过制造循环加工的目标；图4示出了备料和需要通过切削操作获得的目标形状；图5A-5B示出了切削工具和需要被切削的工件；图6示出了切削工具沿着在各种循环期间的路径逐渐切掉备用材料；图7A-7B示出了在切本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在计算机辅助制造(CAM)系统中确定优化工具路径的方法，其中，所述优化工具路径包括与工件的部分相关联的工具路径，并且其中，所述优化工具路径被配置用于计算机数控(CNC)机床，所述方法包括：/n确定与所述CNC机床的切削工具相关联的一组参数，所述一组参数包括枢轴、速度、加速度、和急动度，其中，所述确定基于所述CNC机床的切削工具的运动属性和工具路径，其中，所述切削工具的所述运动属性基于相关联的工具端部、工具长度、和工具轴；/n确定切削工具定位和切削工具移动以用于执行机床操作，其中，对所述切削工具定位和所述切削工具移动的所述确定基于与所述CNC机床相关联的所确定的一组参数；/n基于所述CNC机床和所述切削工具的能力来执行关于所述切削工具定位和所述切削工具移动的能力检查；/n基于所执行的能力检查来确定具有所述切削工具的一致运动的优化工具路径，并调整所述一组参数中的一个或更多个参数，其中，所述优化工具路径基于所述切削工具的急动度低于阈值；以及/n传输所确定的优化工具路径以用于生成在所述CNC机床中的所述机床操作。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171206 US 62/595,5051.一种用于在计算机辅助制造(CAM)系统中确定优化工具路径的方法，其中，所述优化工具路径包括与工件的部分相关联的工具路径，并且其中，所述优化工具路径被配置用于计算机数控(CNC)机床，所述方法包括：
确定与所述CNC机床的切削工具相关联的一组参数，所述一组参数包括枢轴、速度、加速度、和急动度，其中，所述确定基于所述CNC机床的切削工具的运动属性和工具路径，其中，所述切削工具的所述运动属性基于相关联的工具端部、工具长度、和工具轴；
确定切削工具定位和切削工具移动以用于执行机床操作，其中，对所述切削工具定位和所述切削工具移动的所述确定基于与所述CNC机床相关联的所确定的一组参数；
基于所述CNC机床和所述切削工具的能力来执行关于所述切削工具定位和所述切削工具移动的能力检查；
基于所执行的能力检查来确定具有所述切削工具的一致运动的优化工具路径，并调整所述一组参数中的一个或更多个参数，其中，所述优化工具路径基于所述切削工具的急动度低于阈值；以及
传输所确定的优化工具路径以用于生成在所述CNC机床中的所述机床操作。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
提供关于制造和零件精加工的质量的精确指示。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于工具端部、切削工具长度、和所述切削工具的轴向倾斜来确定所述枢轴。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，枢轴位移是在当前枢轴和先前枢轴之间的差异。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，工具端部位移是在当前工具端部和先前工具端部之间的差异。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，基于所述枢轴位移和所述工具端部位移的长度的比率来确定所述速度。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组优化规则是下列项中的至少一项：最小化工具速度的一组规则、最小化工具急动度的一组规则、以及最小化工具加速度的一组规则。


8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
由所述CNC机床执行所生成的机床操作。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，由所述CNC机床执行所生成的机床操作是基于对所述优化工具路径的成功确定。


10.一种设备，包括：
处理器和可寻址存储器，所述处理器被配置为：
确定与计算机数控(CNC)机床相关联的一组参数，所述一组参数包括枢轴、速度、加速度、和急动度，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙·佩特鲁齐，朱利亚诺·索娜，
申请(专利权)人：德普技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US