一種島中含湖型截面的環(huán)切刀軌連接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種島中含湖型截面的環(huán)切刀軌連接方法。將偏置環(huán)分為CW型、CCW I型及CCW II型三種，利用包含關(guān)系搜索三種偏置環(huán)分別獲得最長主鏈及多條支鏈，記錄交匯點并逐鏈求解偏置環(huán)上的過渡連接點，刀具從CCW I型偏置環(huán)主鏈切入，從內(nèi)層往外沿逆時針加工，當加工途中遇到CCW I型局部支鏈時，先切入支鏈最內(nèi)層由內(nèi)往外加工，抬刀加工各CCW II型偏置環(huán)主鏈及支鏈，最后抬刀加工CW型偏置環(huán)主鏈及支鏈，加工順序為從外層到內(nèi)層，沿環(huán)的順時針。本發(fā)明通過重復記錄支鏈與主鏈的交匯點，據(jù)此確定主鏈與支鏈何時相連。該方法有效避免了傳統(tǒng)行切加工中頻繁跳刀的弊端，使加工過程更趨平穩(wěn)，從而提高表面加工精度。
【專利說明】
一種島中含湖型截面的環(huán)切刀軌連接方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及了一種幾何圖形的加工方法，尤其是涉及了一種島中含湖型截面的環(huán) 切刀軌連接方法，屬于數(shù)控加工應用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)切刀軌與被加工零件的外形輪廓吻合，能較好地確保輪廓的加工精度，同時減 少抬刀，延長刀具的使用壽命，相比傳統(tǒng)的行切法具有較大優(yōu)勢。然而，環(huán)切刀軌的生成較 為復雜，涉及偏置環(huán)生成與連接兩大難題?，F(xiàn)有研究主要針對圖形中含有多個"島嶼"的情 況，對于"島中含湖"型截面的研究相對較少，而這類問題恰恰是較為普遍的，比較典型的如 各類圖章、字模的制作。其次，現(xiàn)有的環(huán)切刀軌連接方法多存在重復切削或過切削問題(如 文南犬【HAO Yong-tao，JIANG Li-I i . Optimal algorithm for no too I-re tract ions contour-parallel offset tool-path linking[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering,2007，20(2): 21-25】以及【楊峰，廖文和，戴寧，等.刀軌環(huán)無跳刀尖角垂線過 渡連接算法[J].中國機械工程，2013,24(19):2592-2596】），未遵守從CCW內(nèi)環(huán)開始加工的 原則（如文獻【DAI N，D0NG G L，LIA0 W H，et al .Dental restoration contour-parallel offset tool path links based on graph model[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology ,2013,66(1-4) :555_563】）。再者，現(xiàn)有方法需建立 復雜的刀軌環(huán)關(guān)系樹，涉及復雜的樹型結(jié)構(gòu)遍歷問題（如文獻【PARK S C，CHUNG Y C，CH0I B K.Contour-parallel offset machining without tool-retractions[J]Computer-Aided Design，2003,35(9):841-849】）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明提出了一種島中含湖型截面的環(huán)切刀軌 連接方法，以一種直觀易懂的方法解決初始邊界含兩層包含關(guān)系的環(huán)切刀軌連接問題。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：
[0005] 針對具有兩層包含關(guān)系幾何圖形加工，第一層被包含的環(huán)稱為島，被島包含的環(huán) 稱為島中湖，根據(jù)給定的偏置距離對圖形輪廓進行偏置，獲得填充圖形空隙的多個偏置環(huán)， 通過旋向及距離分析將偏置環(huán)分為CW(Clockwise，順時針）型、CCW(CounterClockwise，逆 時針）1型及CCW II型三種，每種分開處理:CW型偏置環(huán)與CCW I型、CCW II型偏置環(huán)的旋向 相反，CCW I型偏置環(huán)與CCW II型偏置環(huán)的旋向均與外框相同，同一次偏置產(chǎn)生的CCW I型 偏置環(huán)與CCW II型偏置環(huán)的最小距離大于一個偏置距離，外框和島中湖的旋向為逆時針， 島的旋向為順時針；
[0006] 在CCW I型偏置環(huán)和CCW II型偏置環(huán)中按被包含關(guān)系進行搜索，分別獲得CCW I型 偏置環(huán)主鏈、支鏈以及CCW II型偏置環(huán)主鏈、支鏈，求解主鏈、支鏈上各偏置環(huán)的過渡連接 占.
[0007] 刀具首先從CCW I型偏置環(huán)的主鏈最內(nèi)層環(huán)上的過渡連接點切入，沿環(huán)的逆時針 加工，加工完后由原過渡連接點跳轉(zhuǎn)到所在主鏈相鄰外環(huán)的過渡連接點繼續(xù)加工，在CCW I 型偏置環(huán)的主鏈各環(huán)的加工中遇到CCW I型偏置環(huán)支鏈時，先切入CCW I型偏置環(huán)支鏈最內(nèi) 層環(huán)上的過渡連接點，沿環(huán)的逆時針加工，加工完后由原過渡連接點跳轉(zhuǎn)到所在支鏈相鄰 外環(huán)的過渡連接點繼續(xù)加工，以此從內(nèi)往外完成支鏈的加工，然后返回到主鏈所在的原過 渡連接點；加工CCW I型偏置環(huán)后采用采用相同方式再抬刀加工各個CCW II型偏置環(huán)主鏈 及支鏈，方法同CCW I型偏置環(huán)，最后抬刀加工CW型偏置環(huán)主鏈及支鏈，CW型偏置環(huán)的加工 順序為從外層到內(nèi)層，沿環(huán)的順時針。
[0008] 優(yōu)選的相鄰兩偏置環(huán)之間的偏置距離小于刀具的直徑。
[0009] 本發(fā)明在刀軌的邊角上采用殘區(qū)補加工刀軌方式處理。
[0010] 所述的三種偏置環(huán)分類具體采用如下方式：
[0011] 將具有任意一部分由外框向內(nèi)偏置而來且其旋向與外框相同的偏置環(huán)作為CCW I 型偏置環(huán)；
[0012] 將島向外偏置而來且與島旋向相同的偏置環(huán)作為CW型偏置環(huán)；
[0013] 將僅由島向外偏置而來且與島旋向相反的偏置環(huán)以及僅由島中湖向內(nèi)偏置而來 且旋向與外框相同的偏置環(huán)作為CCW II型偏置環(huán)。
[0014] 所述環(huán)的旋向通過環(huán)的有向面積判斷，有向面積為正，環(huán)沿逆時針(CCW)，否則沿 順時針(CW)。
[0015] 所述CCW I型偏置環(huán)與CCW II型偏置環(huán)通過距離區(qū)分，相同偏置序號的CCW I型偏 置環(huán)和CCW II型偏置環(huán)的最小距離大于一個偏置距離。
[0016] 對于所述CCW I型偏置環(huán)，從CCW I型偏置環(huán)中最內(nèi)層的偏置環(huán)開始到外框，向外 按被包含關(guān)系進行搜索，組成具有最長包含關(guān)系的一條CCW I型偏置環(huán)主鏈，然后從最內(nèi)層 的其余偏置環(huán)向外按被包含關(guān)系進行搜索獲得多條CCW I型偏置環(huán)支鏈(如果最內(nèi)層偏置 環(huán)均已訪問，則從次內(nèi)層開始搜索，若次內(nèi)層的偏置環(huán)均已訪問，則從次次內(nèi)層開始搜索， 其余依此類推），在偏置環(huán)支鏈向外搜索遇到CCW I型偏置環(huán)主鏈上的任意偏置環(huán)或者已搜 索獲得的CCW I型偏置環(huán)支鏈的任意偏置環(huán)時，停止搜索并將該遇到的偏置環(huán)(稱之為交匯 點）包含在內(nèi)，從而獲得各條相互獨立的CCW I型偏置環(huán)主鏈和支鏈，代表交匯點的偏置環(huán) 在主鏈和支鏈(或支鏈和支鏈）中各記錄了一次，從而確切地知道兩條鏈何時相連。具體實 施中對各個偏置環(huán)進行編號，第一個數(shù)字為偏置序號，表示第幾次偏置(從0開始），每次偏 置產(chǎn)生的偏置環(huán)通常不止一個，為此用第二個數(shù)字區(qū)分。
[0017] 對于CCW II型偏置環(huán)，采用與CCW I型偏置環(huán)相同的方式獲得其各條CCW II型偏 置環(huán)主鏈和CCW II型偏置環(huán)支鏈。
[0018] CCW I型和CCW II型的每個所述主鏈和支鏈的加工均由刀具跳刀到所在最內(nèi)層偏 置環(huán)的過渡連接點處開始加工。與之相反，CW型首先加工最外層偏置環(huán)(先外環(huán)后內(nèi)環(huán)），加 工前首先跳到與最外層環(huán)相鄰的已加工環(huán)，然后緩緩切入。
[0019] 各條主鏈與支鏈所在偏置環(huán)的過渡連接點滿足以下條件:最外層環(huán)與最內(nèi)層環(huán)之 間的任意相鄰兩環(huán)的過渡連接點之間相隔一個偏置距離。
[0020] 求得各條主鏈與支鏈所在偏置環(huán)的過渡連接點具體采用以下方式:求解所在鏈中 最外層環(huán)上距最內(nèi)層環(huán)重心G最近的一點H，點H作為最外層環(huán)的過渡連接點，再將點G和點H 連線，連線與中間各環(huán)的交點作為相應環(huán)上的過渡連接點，過渡連接點不屬于所在環(huán)上的 離散點時，需將其插入環(huán)中進行添加。
[0021] 所述CCW II型偏置環(huán)的連接點求解同CCW I型偏置環(huán)，只是搜索到的最短支鏈長 度可能為1。
[0022] 具體實施中，所述CCW I型偏置環(huán)的處理方法如下:從最大偏置序號開始，按"子環(huán) 被父環(huán)包含"（離外框近的為父環(huán))的條件搜索出一條最長主鏈，鏈中節(jié)點用數(shù)字序號表示， 然后，按同樣的方法搜索出與主鏈連接的其它支鏈(某條支鏈也可能連接到之前已搜索到 的支鏈），記錄節(jié)點序號的同時記錄交匯點（父環(huán))序號。在主鏈與各支鏈上分別求解過渡連 接點，并以之為起點壓入相應的動態(tài)數(shù)組，直到遇到主鏈與支鏈或支鏈與支鏈的交匯點，按 連接點序號從小到大將各支鏈及父環(huán)上的相應區(qū)段壓入主鏈動態(tài)數(shù)組中，或者將各支鏈中 的數(shù)據(jù)壓入某一支鏈的動態(tài)數(shù)組中，直到遇到根節(jié)點。
[0023] 具體實施中，CW型偏置環(huán)可按"父環(huán)被子環(huán)包含"（離"島"近的為父環(huán))的條件搜索 主鏈與各支鏈。所述主鏈與CCW I型偏置環(huán)相鄰，需求解距離主鏈最內(nèi)層環(huán)最近的CCW I型 環(huán)及環(huán)上的相應連接點，然后確定中間各環(huán)的連接點，其余支鏈的連接點求解同理，但可 能連接到CCW I型環(huán)上，也可能連接到主鏈的某個CW環(huán)上;輸出數(shù)據(jù)時，按先子環(huán)后父環(huán)的 順序從環(huán)的連接點開始依次將數(shù)據(jù)點壓入動態(tài)數(shù)組尾部。
[0024] 本發(fā)明方法對主鏈與支鏈或支鏈與支鏈的交匯點重復記錄，通過序號相同判斷兩 條鏈相交，并利用動態(tài)數(shù)組輸出刀位數(shù)據(jù)，而不是利用鏈表構(gòu)建復雜的刀軌環(huán)關(guān)系樹，不涉 及復雜的樹型結(jié)構(gòu)遍歷問題。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明避免了傳統(tǒng)行切加工中的頻繁跳刀，使加工過程更 趨平穩(wěn)，從而提高表面加工精度。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明所能處理的島中含湖型截面的典型實例。
[0027] 圖2為圖1中初始邊界輪廓均勻偏置的結(jié)果。
[0028] 圖3為圖2中各偏置環(huán)的父子關(guān)系樹。
[0029] 圖4為兩條支鏈在交匯時(具有相同父環(huán))的刀軌數(shù)據(jù)輸出方法。
[0030] 圖5為多個子環(huán)被同一個父環(huán)包含時的連接實例。
[0031] 圖6為利用本發(fā)明求得的環(huán)切刀軌連接實例。
[0032]圖7為含有多個CW型偏置環(huán)的環(huán)切刀軌連接實例。
[0033]圖8為兩個CW父環(huán)被同一個CW子環(huán)包含的環(huán)切刀軌連接實例。
[0034] 表1為圖3中SPl子圖對應的CCW I型偏置環(huán)序號。
[0035] 表2為圖3 SPl子圖中搜索到的CCW I型偏置環(huán)主鏈及支鏈。
[0036] 表3為按偏置序號位置表示SPl子圖中搜索到的CCW I型偏置環(huán)主鏈及支鏈。
[0037] 表4為SPl子圖CCW I型偏置環(huán)主鏈及支鏈上各過渡連接點在相應環(huán)中的序號。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
[0039]如圖1所示為本發(fā)明所處理的典型幾何圖形，其初始邊界包括:外部邊界(外框)A， 旋向為逆時針(CCW，Counterclockwise);內(nèi)部邊界B~G構(gòu)成一個"喜"字，其中，B~E為CW內(nèi) 部邊界環(huán)，稱為"島"（相應地，外部邊界A可理解為"湖"），其旋向為順時針(CW，Cl〇Ckwise)， F、G分別在島C、E內(nèi)部，為CW內(nèi)部嵌套環(huán)，稱為"島中湖"或嵌套環(huán)，其旋向為逆時針(CCW)。環(huán) A與環(huán)B~E之間以及嵌套環(huán)F、G內(nèi)部為加工區(qū)域。
[0040] 圖2為圖1中邊界輪廓均勻偏置的結(jié)果。環(huán)與環(huán)之間僅存在包含與互斥兩種情況， 不存在交叉。（I )CW型偏置環(huán)由CW內(nèi)部邊界環(huán)向外偏置而成，且其旋向為順時針，如圖2中的 Bo-o〇
[0041] (2)CCW I型偏置環(huán)從外部邊界(外框）向內(nèi)偏置而成，其旋向為逆時針，如圖2中的 Αο-ο、Αι-〇、Ai-I、A2-3 等。
[0042] (3)CCW II型偏置環(huán)的來源包括:從CW內(nèi)部邊界環(huán)或其CW型偏置環(huán)向外偏置而來， 但旋向沿逆時針，如圖2中的BnB^1，從兩個或兩個以上CW環(huán)偏置而來的公共CCW環(huán)，如 Co-〇、Do-〇、D1-O、Eo-o等，以及從CCW嵌套環(huán)向內(nèi)偏置而來，如圖2中的Fo-o、F1-O等，其旋向為逆時 針。
[0043] 環(huán)標識由字母和數(shù)字構(gòu)成，兩個數(shù)字由短橫線分隔，第一個數(shù)字為偏置序號，從0 開始遞增(〇表示第1次偏置），某次偏置產(chǎn)生的偏置環(huán)不止一個，第2個數(shù)字對這些偏置環(huán)進 行編號(編號從〇開始）。偏置環(huán)的旋向遵循相鄰法則，即：相鄰的兩個環(huán)在局部相鄰區(qū)域走 向相同。環(huán)的旋向還可以通過環(huán)的有向面積確定，若有向面積為正，環(huán)的旋向為逆時針 (CCW)，否則為順時針(CW)。
[0044] 根據(jù)環(huán)與環(huán)之間的生成次序(或父子關(guān)系），得到圖2對應的環(huán)關(guān)系樹如圖3所示。 其中，Bo-ο為CW型偏置環(huán)，子圖SP1為CCW I型偏置環(huán)，子圖SP3~SP7以及子圖SP2中除Bo-o外 均為CCW II型偏置環(huán)，CCW I型與CCW II型偏置環(huán)的處理方法類似，因此以CCW I型為例進 行說明。
[0045] 為方便偏置環(huán)的處理，定義如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
[0046] typedef std::vector<Point>Path；
[0047] typedef std::vector<Path>Paths；
[0048] typedef std::vector<Paths>Pathss；
[0049] 其中，Path來用于存儲單個偏置環(huán)，環(huán)中包含若干個Point類型的點，具體的某個 點，如環(huán)上的過渡連接點，可以用Path中的序號表示。某次偏置產(chǎn)生的多個環(huán)用Paths表示， 具體的某個環(huán)，可用Paths中的序號表示。歷次偏置產(chǎn)生的所有環(huán)用Pathss表示。
[0050]據(jù)此，圖3SP1子圖中的各個偏置環(huán)可由動態(tài)數(shù)組中的序號表示，如表1所示。第一 次偏置僅產(chǎn)生一個CCW I型環(huán)Ao-Q，其偏置序號為0,在環(huán)表(環(huán)表中的兀素為本次偏置產(chǎn)生 的所有偏置環(huán)）中的序號為〇，第二次偏置產(chǎn)生5個偏置環(huán)，偏置序號均為1，在環(huán)表中的序號 分別為0、1、2、3、4,其余同理。SPl子圖中的環(huán)標識與表1中的環(huán)序號一一對應，但實際情況 可能有所不同，為此需要進行支鏈搜索，方法如下：
[0051] 首先從最大偏置序號的第一個環(huán)開始按"被包含"關(guān)系向上搜索，得到一條貫穿全 程的主鏈，主鏈上的各環(huán)置"已訪問"標志；其次，從最大偏置序號的第二個環(huán)開始按"被包 含"關(guān)系向上搜索，當遇到包含"已訪問"的環(huán)時，停止向上搜索，記錄沿途各環(huán)序號，同時記 錄這個"已訪問"的環(huán)，已記錄的環(huán)置"已訪問"標志。當最大偏置序號下的環(huán)均"已訪問"時， 從偏置序號次大的未訪問環(huán)按"被包含"關(guān)系向上搜索，方法同理，直到所有環(huán)均"已訪問"。
[0052] 以表1為例，第1次搜索到的主鏈為"0 0 0 0 0"，第2次搜索到的支鏈為"1 3 2 1 Ο"，搜索順序如表1中箭頭所示。
[0055] 由表1可知，最后一個環(huán)序號0為前兩次搜索的交匯點。圖3中的SPl子圖共可搜索 到1條主鏈與7條支鏈，相關(guān)信息如表2所示。
[0056] 表2
[0058]為方便進一步處理，將支鏈中的環(huán)序號信息按所在偏置序號存儲(從行變?yōu)榱校?如表3所不。表中的-1表不相應位置的偏置環(huán)不存在。
[0059]表 3
[0061 ]根據(jù)表3,可求出最外層環(huán)與最內(nèi)層環(huán)之間的過渡連接點，使最外層環(huán)與最內(nèi)層環(huán) 之間的任意相鄰兩環(huán)之間的連接點相隔一個偏置距離。實施方案之一是，求解最外層環(huán)上 距最內(nèi)層環(huán)重心G最近的點H，再求出GH連線與中間各環(huán)的交點，記錄交點在環(huán)中的序號。當 交點不屬于相應環(huán)上的離散點時，需將交點插入環(huán)中。在同一個環(huán)上插入多個點時，若序號 小的點后插入，則先行插入的序號大的點需將序號加1。表3對應的連接點序號如表4所示。 其中，-1表示相應的偏置環(huán)不存在。
[0062]表 4
[0064] 環(huán)的連接:假設(shè)主鏈和支鏈共有η條，為主鏈和各支鏈分別創(chuàng)建一個Path型變量， 得到path[0]~path[n_l](主鏈對應于path[0])。
[0065] 首先從最深層開始（如表3中偏置序號4所在行），若某支鏈對應的環(huán)序號不為-1 (表3中為0號主鏈與1、2、3號支鏈），則相應的鏈開始，保存環(huán)數(shù)據(jù)到相應的path結(jié)構(gòu)中。例 如，將第5次偏置(偏置序號4)產(chǎn)生的0號偏置環(huán)上的點從序號5(見表4)開始依次壓入path [0]末尾，將第5次偏置產(chǎn)生的1號環(huán)上的點從序號4開始依次壓入path[l]末尾。起始點在尾 部再次壓入，從而形成加工閉環(huán)。
[0066] 接下來處理第4層(偏置序號3)，該層不存在相同序號(見表3)，各支鏈上的環(huán)數(shù)據(jù) 按同樣的方法依次壓入對應的path結(jié)構(gòu)末尾。其中，4、5、6號支鏈為首次壓入數(shù)據(jù)。
[0067]之后處理第3層(偏置序號2)，此時，支鏈4、5均為數(shù)字1(見表3)，說明被同一個父 環(huán)包含。以圖4為例，假設(shè)P^P2分別為支鏈4、5在父環(huán)上的連接點，首先將P1T1P 2上的數(shù)據(jù)點 壓入path[4]末尾，然后將path[5]中的數(shù)據(jù)壓入path[4]末尾，再將P2T 2P1上的數(shù)據(jù)點壓入 path [ 4 ]末尾，由于支鏈5結(jié)束，釋放path [ 5 ]。其余支鏈按正常方式壓入數(shù)據(jù)。
[0068]第2層、第1層的處理類似。在處理第1層(偏置序號為0)時，0號主鏈與1、2、3、7號支 鏈上均為數(shù)字〇(見表3)，表明被同一個父環(huán)包含，該父環(huán)實際上為A。-。，如圖5所示，父環(huán)上 的連接點序號依次為8，2，3，7，5(見表4)，需要對連接點進行排序，得到新的序列8，2，3，5，7 (除第一個數(shù)字8外，其余數(shù)字從小到大排列），相應地，各path結(jié)構(gòu)的位置順序也從path
[0]、path[ I ]、path[2]、path[3]、path[7]變?yōu)閜ath[0]、path[ I ]、path[2]、path[7]、path
[3]，首先將父環(huán)上序號為8、0、1、2的點壓入path[0]尾部，再將path[l]壓入path[0]尾部， 再將父環(huán)上序號為2、3的點壓入path[0]尾部，接著將path[2]壓入path[0]尾部，再將父環(huán) 上序號為3、4、5的點壓入path[0]尾部，接著將path[7]壓入path[0]尾部，再將父環(huán)上序號 為5、6、7的點壓入path[0]尾部，接著將path[3]壓入path[0]尾部，再將父環(huán)上序號為7、8的 點壓入path[0]尾部，回到父環(huán)上作為起始的過渡連接點，最后獲得的刀位數(shù)據(jù)保存在主鏈 所對應的path[0]結(jié)構(gòu)中。
[0069]此外，為了盡可能消除加工殘區(qū)，在除第一次偏置外的曲線上添加 Mastercam類型 的補加工刀軌，其實質(zhì)為拐角處的兩線段向外延伸并通過圓弧相切過渡(此為常規(guī)做法，不 在保護范圍內(nèi)，因此簡略述過）。
[0070] CCW II型的連接方法同CCW I型，只是支鏈長度可能為1，而CCW I型的支鏈長度至 少為2(包括與另一支鏈的交匯點）。
[0071] CW型偏置環(huán)的連接類似，只是支鏈搜索時，從最淺層(偏置序號0)開始按"被包含" 關(guān)系搜索(父環(huán)被子環(huán)包含），支鏈長度也可以為1。實際加工時，按先外環(huán)、后內(nèi)環(huán)的原則加 工。計算過渡連接點時，需求解距內(nèi)環(huán)重心G'最近的CCW環(huán)以及該CCW環(huán)上的最近點H'（該 CCW環(huán)與最外層CW環(huán)相鄰）。然后求解G'H'與中間各CW環(huán)的交點。
[0072] 加工順序：
[0073] 偏置環(huán)的加工順序為先CCW I型，后CCW II型，最后CW型。
[0074]以圖6為例，？1為加工的起始點，首先沿逆時針加工？1所在環(huán)，回到P1點后，跳到相 鄰環(huán)上的沿逆時針繼續(xù)加工，回到P2點后，跳到相鄰環(huán)上的P3點沿逆時針加工，回到P3 點后，跳到相鄰環(huán)上的P4點沿逆時針加工，到達P 5點時，跳到內(nèi)層環(huán)上的P6點，沿逆時針加工 完該環(huán)后，回到P6點，跳到相鄰環(huán)上的P7點，沿逆時針加工，到達P8點后，跳到內(nèi)層環(huán)上的P9 點，完后內(nèi)層環(huán)加工后，返回P9點，跳回P8點，繼續(xù)沿逆時針加工，返回P7點后，跳回P5點，繼 續(xù)沿逆時針加工，返回P4點，之后跳到相鄰環(huán)上的P 1Q點，沿逆時針繼續(xù)加工，到達PU點后，跳 到跳到P12沿逆時針加工。其余過程同理，最終將返回P 1Q點，完成CCW I型環(huán)的加工。
[0075] 加工CCW II型環(huán)時，需要從p1Q點抬到，到達p21點上方后，落刀切入并沿逆時針加 工，加工完該環(huán)后回到P21點，然后抬刀并移動到P22點上方，落刀切入并沿逆時針完成P 22點 所在環(huán)的加工，之后緩緩切入相鄰環(huán)上的P23點，完成P23點所在環(huán)加工后再次抬刀，再移動 到P24點上方，落刀并完成相應環(huán)的加工……，順著粗虛線的指示，最后加工P30所在環(huán)。由此 完成CCW II型環(huán)的加工。
[0076] 加工CW環(huán)時，首先抬刀移動到與CW環(huán)相鄰的已加工CCW環(huán)上，這里為p31點，然后緩 緩切入相應的CW環(huán)，到達P32點，最后沿順時針完成P32點所在CW環(huán)的加工。
[0077] 實施例2:
[0078]圖7給出了含多個CW環(huán)的情況，？1為加工的起始點，從Pl~p8完成CCW I型環(huán)的加 工，如圖中細實線所示。由于不存在CCW II型環(huán)，接下來開始加工CW型環(huán)，即圖中虛線部分， 加工路線為P8~P15，圖中的粗虛線為抬刀跳轉(zhuǎn)路線。由圖可知，CCW環(huán)從內(nèi)往外加工，而CW環(huán) 從外往內(nèi)加工，沿環(huán)的走向也不相同。
[0079] 實施例3:
[0080]圖8給出了兩個CW父環(huán)被同一個CW子環(huán)包含的情況，？1為加工的起始點，從Pl~p 12 完成CCW I型環(huán)的加工，如圖中細實線所示。由于不存在CCW II型環(huán)，接下來開始加工CW型 環(huán)，即圖中虛線部分，首先從p12點跳刀到p13點，緩緩切入PM點，然后沿環(huán)的順時針方向加 工，回到P14點后，切入P15點，沿順時針加工P15點所在環(huán)，回到P15點后，切入P16點，沿順時針 加工P 16點所在環(huán)，回到P16點后，跳刀到P17點，沿順時針加工ΡΠ點所在環(huán)，回到ΡΠ點后，切入 P18點，沿順時針加工P18點所在環(huán)，回到P18點后，切入P19點，沿順時針加工P19點所在環(huán)，回到 P19點后，加工結(jié)束，抬刀取件。
[0081 ]作為優(yōu)選方案，若存在跳刀，跳刀的總路徑應該盡可能短。
[0082]本發(fā)明實施例的邊角上采用殘區(qū)加工刀軌方式處理。
【主權(quán)項】
1. 一種島中含湖型截面的環(huán)切刀軌連接方法，其特征在于:針對含外框、島、島中湖的 幾何圖形加工，根據(jù)偏置距離對圖形輪廓進行偏置，獲得填充圖形空隙的偏置環(huán)，其特征在 于： 通過旋向及距離分析將偏置環(huán)分為C W ( C 1 0 c k w i s e，順時針）型、C C W (Counterclockwise，逆時針）I型及CCW II型三種:CW型偏置環(huán)與CCW型偏置環(huán)的旋向相反， CCW I型偏置環(huán)與CCW II型偏置環(huán)的旋向均與外框相同，同一次偏置產(chǎn)生的CCW I型偏置環(huán) 與CCW II型偏置環(huán)的最小距離大于一個偏置距離，外框和島中湖的旋向為逆時針，島的旋 向為順時針； 對CCW I型偏置環(huán)和CCW II型偏置環(huán)進行搜索，分別獲得CCW I型偏置環(huán)的主鏈、支鏈 以及CCW II型偏置環(huán)的主鏈、支鏈，求解主鏈、支鏈上各偏置環(huán)的過渡連接點； 刀具首先從CCW I型偏置環(huán)的主鏈最內(nèi)層環(huán)上的過渡連接點切入，沿環(huán)的逆時針加工， 加工完后由原過渡連接點跳轉(zhuǎn)到所在主鏈相鄰外環(huán)的過渡連接點繼續(xù)加工，加工過程中遇 到CCW I型偏置環(huán)支鏈，抬刀到該支鏈加工，加工完CCW I型偏置環(huán)后，抬刀加工各個CCW II 型偏置環(huán)主鏈及支鏈，最后抬刀加工CW型偏置環(huán)主鏈及支鏈，CW型偏置環(huán)的加工順序為從 外層到內(nèi)層，沿環(huán)的順時針。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種島中含湖型截面的環(huán)切刀軌連接方法，其特征在于:所述 的三種偏置環(huán)的具體分類方法如下： 將具有任意一部分由外框向內(nèi)偏置而來且其旋向與外框相同的偏置環(huán)作為CCW I型偏 置環(huán)； 將島向外偏置而來且與島旋向相同的偏置環(huán)作為CW型偏置環(huán)； 將僅由島向外偏置而來且與島旋向相反的偏置環(huán)以及僅由島中湖向內(nèi)偏置而來且旋 向與外框相同的偏置環(huán)作為CCW II型偏置環(huán)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種島中含湖型截面的環(huán)切刀軌連接方法，其特征在于： 所述環(huán)的旋向通過環(huán)的有向面積判斷，有向面積為正，環(huán)沿逆時針（CCW)，否則沿順時針 (Cff)o4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種島中含湖型截面的環(huán)切刀軌連接方法，其特征在于:所述 的三種偏置環(huán)的具體分類方法如下： 所述的CCW I型偏置環(huán)主鏈加工過程中遇到CCW I型偏置環(huán)支鏈時采用以下加工方式： 首先從當前偏置環(huán)的過渡連接點切入CCW I型偏置環(huán)支鏈最內(nèi)層環(huán)上的過渡連接點，沿環(huán) 的逆時針加工，加工完后由原過渡連接點跳轉(zhuǎn)到所在支鏈相鄰外環(huán)的過渡連接點繼續(xù)加 工，以此從內(nèi)往外完成支鏈的加工，然后跳回到主鏈所在的原過渡連接點繼續(xù)主鏈的加工。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種島中含湖型截面的環(huán)切刀軌連接方法，其特征在于:對于 所述CCW I型偏置環(huán)，從CCW I型偏置環(huán)中最內(nèi)層的偏置環(huán)開始到外框，向外按被包含關(guān)系 進行搜索，組成具有最長包含關(guān)系的一條CCW I型偏置環(huán)主鏈，然后從最內(nèi)層的其余偏置環(huán) 向外按被包含關(guān)系進行搜索獲得多個CCW I型偏置環(huán)支鏈，在偏置環(huán)支鏈向外搜索遇到CCW I型偏置環(huán)主鏈上的任意偏置環(huán)或者已搜索獲得的CCW I型偏置環(huán)支鏈的任意偏置環(huán)時，停 止搜索并將該遇到的偏置環(huán)包含在內(nèi)，從而獲得各條相互獨立的CCW I型偏置環(huán)主鏈和支 鏈。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種島中含湖型截面的環(huán)切刀軌連接方法，其特征在于:各條 主鏈與支鏈所在偏置環(huán)的過渡連接點滿足以下條件:最外層環(huán)與最內(nèi)層環(huán)之間的任意相鄰 兩環(huán)的過渡連接點之間相隔一個偏置距離。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種島中含湖型截面的環(huán)切刀軌連接方法，其特征在于:求解 各條主鏈與支鏈所在偏置環(huán)的過渡連接點具體采用以下方式:求解所在鏈中最外層環(huán)上距 最內(nèi)層環(huán)重心G最近的任一點H，點Η作為最外層環(huán)上的過渡連接點，再將點G和點Η連線，連 線與中間各環(huán)的交點作為相應環(huán)上的過渡連接點，當過渡連接點不屬于所在環(huán)上的離散點 時，將其插入環(huán)中進行添加。
【文檔編號】G05B19/19GK105843163SQ201610165446
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月19日
【發(fā)明人】何雪軍, 王進, 陸國棟, 陳立, 金晶
【申請人】浙江大學