一种金属制品的切削走刀路径规划系统及方法与流程

1.本发明属于金属加工技术领域，具体是一种金属制品的切削走刀路径规划系统及方法。


背景技术：

2.金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造、集装箱及金属包装容器制造、不锈钢及类似日用金属制品制造等，随着社会的进步和科技的发展，金属制品在工业、农业以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛，也给社会创造越来越大的价值。
3.专利公开号为cn103481044a的申请公开了机械加工金属零件的切削走刀路径规划方法，针对易变形待加工的金属零件加工工艺制定；所述机械加工金属零件的切削走刀路径规划方法的要求是：针对零件的设计结构、精度要求和毛坯加工余量的大小，据此安排零件各个表面的加工次数和全部加工表面的先后加工顺序，安排每一次切削的刀具切削方向和刀具进给方向。本发明加工后零件的内部残余应力的峰值明显减小，零件状态得到改善，精度保持性好，简化或取消去除残余内应力的热处理工序，提高了工效、降低了成本，具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。
4.金属制品在具体切削走刀过程中，一般需要根据预设的尺寸参数，对金属制品进行加工处理，但此种加工处理方式，需要加工人员关注加工时间，针对于一些精密部件，因时间把控的不准确，很容易因加工件温度的影响，造成精密部件加工过程中受损，故需要在加工过程中，将加工件所能进行加工的最大加工量进行确认，根据所确认的最大加工量，来对金属制品分阶加工。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种金属制品的切削走刀路径规划系统及方法，用于解决未将加工件所能进行加工的最大加工量进行确认，导致精密部件在加工过程中受损的技术问题。
6.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种金属制品的切削走刀路径规划系统，包括金属图像获取端、路径规划中心以及控制单元；
7.所述路径规划中心包括金属模型构建单元、自适应分割单元、模型分阶单元、存储单元、自适应形变单元以及路径规划单元；
8.所述金属图像获取端，用于将需要进行加工的金属制品多方位的表面图像进行获取，并将所获取的金属制品多方位的表面图像传输至路径规划中心内；
9.所述金属模型构建单元，根据金属制品的多方位表面图像，确定金属制品的多方位尺寸参数，再直接根据金属制品的多方位尺寸参数直接构建金属制品模型，并将构建完毕后的金属制品模型传输至自适应分割单元内；
10.所述自适应分割单元，对构建完毕的金属制品模型进行接收，后续再从存储单元内直接提取加工成品模型，将金属制品模型以及加工成品模型进行自适应分割，得到若干
个分割体，并将分割后的若干个分割体传输至模型分阶单元内，具体方式为：
11.将金属制品模型与加工成品模型端面相对应，使金属制品模型与加工成品模型处于同一展示平面内；
12.采用预设分割值y1对两组模型依次进行分割，其中y1为预设值，且预设值y1由存储单元提供，依次分割过程中，将金属制品模型分割出的分割体标记为jsi，将加工成品模型分割出的分割体标记为cpi，其中i＝1、2、
……
、n，i代表不同的分割阶段，i为1时，则代表直接分割出两组相对应的分割体js1和cp1；
13.将分割后的若干个分割体传输至模型分阶单元内；
14.所述模型分阶单元，对分割后的若干个分割体进行接收，并根据对应的分割体标记，确认对应的分割体之间的体积差值，再根据体积差值的总合，对金属制品模型进行分阶，具体方式为：
15.根据标记i，将分割出的分割体相对应，并将金属制品模型分割出的分割体jsi体积标记为tsi，再将加工成品模型分割出的分割体cpi的体积标记为tpi；
16.采用ts
i-tpi＝tci得到对应分割阶段i所对应的体积差值tci，其中tsi＞tpi；
17.结合图2，直至时停止，剔除j值，保留j-1，使i从1至j-1的若干个金属制品模型分割体合并，得到第一分阶加工段，其中y2为预设值，再从j值所得的若干个体积差值tci再依次进行求和，直至大于y2时停止，根据所确认的标记值，确认后续的第二分阶加工段、再依次处理，得到若干个分阶加工段；
18.将合并确认完毕后的若干个不同分阶加工段传输至自适应形变单元内；
19.所述自适应形变单元，对金属制品模型若干个不同分阶加工段进行接收，并依次确认不同分阶加工段的圆心，根据圆心再随机确认一组半径，使半径作为分割线，将不同的分阶加工段展开，以此得到若干个分阶加工段展开体，并传输至路径规划单元内，具体方式为：
20.预先确认第一分阶加工段，对第一分阶加工段的端面进行旋转，得到一组旋转圆，确认旋转圆的圆心，使此圆心作为第一分阶加工段的圆心，再随机确认一组半径，将第一分阶加工段展开，得到属于第一分阶加工段的展开体；
21.再依次确认后续的分阶加工段，采用上述相同的方式，依次进行展开，得到若干个分阶加工段展开体；
22.所述路径规划单元，对若干个分阶加工段展开体进行接收，再从加工成品模型内确认加工尺寸，根据加工尺寸，确认最佳初始走刀点，具体方式为：
23.随机提取一组分阶加工段，再提取此分阶加工段所对应的加工成品模型段，并将此加工成品模型段展开，使加工成品模型段展开体与所对应的分阶加工段展开体进行合并，并在完成合并后，获取两组展开体相邻距离最短的点位，并将此点位标记为最佳初始走刀点；
24.后续再分析最佳初始走刀点两侧的距离差值，距离差值小的一端优先加工，距离差值大的一端延后加工，确认加工走向，并将所确认的最佳初始走刀点以及加工走向传输至控制单元内。
25.优选的，所述控制单元，根据路径规划中心所发送的具体参数，对金属制品直接进
行走刀路径规划处理。
26.优选的，一种金属制品的切削走刀路径规划系统的规划方法，包括以下步骤：
27.步骤一、预先根据所获取的多方位的表面图像，构建对应需进行加工的金属制品模型，再确认此金属制品模型的加工成品模型，再将金属制品模型以及加工成品模型进行自适应分割，得到若干个分割体；
28.步骤二、后续依次对若干个对应分割体之间的差值进行确认，并按照标记顺序，依次将若干个差值进行求和处理，根据求和的总值，将若干个分割体合并为若干个不同的分阶加工段；
29.步骤三、将不同的分阶加工段展开，再将对应的加工模型展开，将两个展开体进行合并，将两组展开体相邻距离最短的点位标记为最佳初始走刀点，再根据距离差值，判定具体的加工走向，并传输至控制单元内，进行走刀规划。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果是：将两组模型依次进行分割，再对相应分割体之间的体积差值进行确认，此时的体积差值便是加工过程中需剔除的余料，那么，所能剔除的余料便是此加工刀片的加工量，而且，高精密仪器在加工时，其每个阶段的加工量一般都有指定值，过量时便会发热，从而影响加工效果，故，根据余料之间的体积值，将金属制品模型进行分割，划分为若干个不同的分阶加工段，分阶加工段便就是一段一段进行加工，再具体加工时，将金属制品按照一段一段进行剔除加工；
31.将对应的展开体依次展开，便可快速获取对应的最佳初始走刀点，再根据所确认的最佳初始走刀点，便可确认对应的加工走向，提升该路径规划的整体走刀效果，在保障刀片的正常合理使用过程中，还可提升金属制品的走刀效果，合理规划，提升走刀效率。
附图说明
32.图1为本发明原理框架示意图；
33.图2为本发明将分割体合并为分阶加工段的示意图。
具体实施方式
34.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.实施例一
36.请参阅图1，本技术提供了一种金属制品的切削走刀路径规划系统，包括金属图像获取端、路径规划中心以及控制单元；
37.所述金属图像获取端均与路径规划中心输入端电性连接，所述路径规划中心与控制单元输入端电性连接；
38.所述路径规划中心包括金属模型构建单元、自适应分割单元、模型分阶单元、存储单元、自适应形变单元以及路径规划单元，所述金属模型构建单元与自适应分割单元输入端电性连接，所述自适应分割单元与存储单元之间双向连接，所述自适应分割单元与模型分阶单元输入端电性连接，所述模型分阶单元与自适应形变单元输入端电性连接，所述自
适应形变单元与路径规划单元输入端电性连接；
39.所述金属图像获取端，用于将需要进行加工的金属制品多方位的表面图像进行获取，并将所获取的金属制品多方位的表面图像传输至路径规划中心内；
40.所述路径规划中心内部的金属模型构建单元，根据金属制品的多方位表面图像，确定金属制品的多方位尺寸参数，再直接根据金属制品的多方位尺寸参数直接构建金属制品模型，并将构建完毕后的金属制品模型传输至自适应分割单元内；
41.所述自适应分割单元，对构建完毕的金属制品模型进行接收，后续再从存储单元内直接提取加工成品模型，具体的，加工成品模型为存储单元内预设模型，且加工成品模型为该金属制品进行加工完成后的模型，可以理解为一个标准模板，按照这个标准模板进行加工，将金属制品模型以及加工成品模型进行自适应分割，得到若干个分割体，并将分割后的若干个分割体传输至模型分阶单元内，其中，进行自适应分割的具体方式为：
42.将金属制品模型与加工成品模型端面相对应，使金属制品模型与加工成品模型处于同一展示平面内，其具体操作方式由操作人员自行操作，具体的，此处便是为了金属制品模型与加工成品模型初始端面相对齐，完成对齐后，使两个模型处于平行状，其端面得一致；
43.采用预设分割值y1对两组模型依次进行分割，其中y1为预设值，其具体取值由操作人员根据经验拟定，且预设值y1由存储单元提供，依次分割过程中，将金属制品模型分割出的分割体标记为jsi，将加工成品模型分割出的分割体标记为cpi，其中i＝1、2、
……
、n，i代表不同的分割阶段，i为1时，则代表直接分割出两组相对应的分割体js1和cp1；
44.将分割后的若干个分割体传输至模型分阶单元内。
45.所述模型分阶单元，对分割后的若干个分割体进行接收，并根据对应的分割体标记，确认对应的分割体之间的体积差值，再根据体积差值的总合，对金属制品模型进行分阶，分阶方式为：
46.根据标记i，将分割出的分割体相对应，并将金属制品模型分割出的分割体jsi体积标记为tsi，再将加工成品模型分割出的分割体cpi的体积标记为tpi；
47.采用ts
i-tpi＝tci得到对应分割阶段i所对应的体积差值tci，其中tsi＞tpi，具体的，在实际加工过程中，金属制品模型对应区域的体积不可能比加工成品模型小，若小于，则无法加工出对应的加工成品模型；
48.结合图2，直至时停止，剔除j值，保留j-1，使i从1至j-1的若干个金属制品模型分割体合并，得到第一分阶加工段，其中y2为预设值，其具体取值由操作人员根据经验拟定，一般为对应加工刀片对应加工段内所能加工的最大切割量，再从j值所得的若干个体积差值tci再依次进行求和，直至大于y2时停止，根据所确认的标记值，确认后续的第二分阶加工段、再依次处理，得到若干个分阶加工段；
49.将合并确认完毕后的若干个不同分阶加工段传输至自适应形变单元内，具体的，之所以进行这一步处理，首先将两组模型依次进行分割，再对相应分割体之间的体积差值进行确认，此时的体积差值便是加工过程中需剔除的余料，那么，所能剔除的余料便是此加工刀片的加工量，而且，高精密仪器在加工时，其每个阶段的加工量一般都有指定值，过量时便会发热，从而影响加工效果，故，根据余料之间的体积值，将金属制品模型进行分割，划
分为若干个不同的分阶加工段，分阶加工段便就是一段一段进行加工，再具体加工时，将金属制品按照一段一段进行剔除加工。
50.所述自适应形变单元，对金属制品模型若干个不同分阶加工段进行接收，并依次确认不同分阶加工段的圆心，根据圆心再随机确认一组半径，使半径作为分割线，将不同的分阶加工段展开，以此得到若干个分阶加工段展开体，并传输至路径规划单元内，其中，将不同的分阶加工段展开的具体方式为：
51.预先确认第一分阶加工段，对第一分阶加工段的端面进行旋转，得到一组旋转圆，确认旋转圆的圆心，使此圆心作为第一分阶加工段的圆心，再随机确认一组半径，将第一分阶加工段展开，得到属于第一分阶加工段的展开体；
52.再依次确认后续的分阶加工段，采用上述相同的方式，依次进行展开，得到若干个分阶加工段展开体，具体的，为了后续确认最佳的初始走刀点，使对应的加工段展开，便能快速定位到最佳的初始走刀点。
53.所述路径规划单元，对若干个分阶加工段展开体进行接收，再从加工成品模型内确认加工尺寸，根据加工尺寸，确认最佳初始走刀点，其中，确认的具体方式为：
54.随机提取一组分阶加工段，再提取此分阶加工段所对应的加工成品模型段，并将此加工成品模型段展开，使加工成品模型段展开体与所对应的分阶加工段展开体进行合并，并在完成合并后，获取两组展开体相邻距离最短的点位，并将此点位标记为最佳初始走刀点；
55.后续再分析最佳初始走刀点两侧的距离差值，距离差值小的一端优先加工，距离差值大的一端延后加工，确认加工走向，并将所确认的最佳初始走刀点以及加工走向传输至控制单元内。
56.具体的，将对应的展开体依次展开，便可快速获取对应的最佳初始走刀点，再根据所确认的最佳初始走刀点，便可确认对应的加工走向，提升该路径规划的整体走刀效果，在保障刀片的正常合理使用过程中，还可提升金属制品的走刀效果，合理规划，提升走刀效率。
57.所述控制单元，根据路径规划中心所发送的具体参数，对金属制品直接进行走刀路径规划处理。
58.实施例二
59.本实施例在具体实施过程中，相较于实施例一，其具体区别在于：
60.一种金属制品的切削走刀路径规划系统的规划方法，包括以下步骤：
61.步骤一、预先根据所获取的多方位的表面图像，构建对应需进行加工的金属制品模型，再确认此金属制品模型的加工成品模型，再将金属制品模型以及加工成品模型进行自适应分割，得到若干个分割体；
62.步骤二、后续依次对若干个对应分割体之间的差值进行确认，并按照标记顺序，依次将若干个差值进行求和处理，根据求和的总值，将若干个分割体合并为若干个不同的分阶加工段；
63.步骤三、将不同的分阶加工段展开，再将对应的加工模型展开，将两个展开体进行合并，将两组展开体相邻距离最短的点位标记为最佳初始走刀点，再根据距离差值，判定具体的加工走向，并传输至控制单元内，进行走刀规划。
64.上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
65.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

技术特征：
1.一种金属制品的切削走刀路径规划系统，其特征在于，包括金属图像获取端、路径规划中心以及控制单元；所述路径规划中心包括金属模型构建单元、自适应分割单元、模型分阶单元、存储单元、自适应形变单元以及路径规划单元；所述金属图像获取端，用于将需要进行加工的金属制品多方位的表面图像进行获取，并将所获取的金属制品多方位的表面图像传输至路径规划中心内；所述金属模型构建单元，根据金属制品的多方位表面图像，确定金属制品的多方位尺寸参数，再直接根据金属制品的多方位尺寸参数直接构建金属制品模型，并将构建完毕后的金属制品模型传输至自适应分割单元内；所述自适应分割单元，对构建完毕的金属制品模型进行接收，后续再从存储单元内直接提取加工成品模型，将金属制品模型以及加工成品模型进行自适应分割，得到若干个分割体，并将分割后的若干个分割体传输至模型分阶单元内；所述模型分阶单元，对分割后的若干个分割体进行接收，并根据对应的分割体标记，确认对应的分割体之间的体积差值，再根据体积差值的总合，对金属制品模型进行分阶，得到若干个不同分阶加工段，并传输至自适应形变单元内；所述自适应形变单元，对金属制品模型若干个不同分阶加工段进行接收，并依次确认不同分阶加工段的圆心，根据圆心再随机确认一组半径，使半径作为分割线，将不同的分阶加工段展开，以此得到若干个分阶加工段展开体，并传输至路径规划单元内；所述路径规划单元，对若干个分阶加工段展开体进行接收，再从加工成品模型内确认加工尺寸，根据加工尺寸，确认最佳初始走刀点。2.根据权利要求1所述的一种金属制品的切削走刀路径规划系统，其特征在于，所述自适应分割单元，将金属制品模型以及加工成品模型进行自适应分割的具体方式为：将金属制品模型与加工成品模型端面相对应，使金属制品模型与加工成品模型处于同一展示平面内；采用预设分割值y1对两组模型依次进行分割，其中y1为预设值，且预设值y1由存储单元提供，依次分割过程中，将金属制品模型分割出的分割体标记为js
i
，将加工成品模型分割出的分割体标记为cp
i
，其中i＝1、2、
……
、n，i代表不同的分割阶段，i为1时，则代表直接分割出两组相对应的分割体js1和cp1；将分割后的若干个分割体传输至模型分阶单元内。3.根据权利要求2所述的一种金属制品的切削走刀路径规划系统，其特征在于，所述模型分阶单元，对金属制品模型进行分阶的具体方式为：根据标记i，将分割出的分割体相对应，并将金属制品模型分割出的分割体js
i
体积标记为ts
i
，再将加工成品模型分割出的分割体cp
i
的体积标记为tp
i
；采用ts
i-tp
i
＝tc
i
得到对应分割阶段i所对应的体积差值tc
i
，其中ts
i
＞tp
i
；结合图2，直至时停止，剔除j值，保留j-1，使i从1至j-1的若干个金属制品模型分割体合并，得到第一分阶加工段，其中y2为预设值，再从j值所得的若干个体积差值tc
i
再依次进行求和，直至大于y2时停止，根据所确认的标记值，确认后续的第二分阶加工段、再依次处理，得到若干个分阶加工段；
将合并确认完毕后的若干个不同分阶加工段传输至自适应形变单元内。4.根据权利要求3所述的一种金属制品的切削走刀路径规划系统，其特征在于，所述自适应形变单元，将不同的分阶加工段展开的具体方式为：预先确认第一分阶加工段，对第一分阶加工段的端面进行旋转，得到一组旋转圆，确认旋转圆的圆心，使此圆心作为第一分阶加工段的圆心，再随机确认一组半径，将第一分阶加工段展开，得到属于第一分阶加工段的展开体；再依次确认后续的分阶加工段，采用上述相同的方式，依次进行展开，得到若干个分阶加工段展开体。5.根据权利要求4所述的一种金属制品的切削走刀路径规划系统，其特征在于，所述路径规划单元，确认最佳初始走刀点的具体方式为：随机提取一组分阶加工段，再提取此分阶加工段所对应的加工成品模型段，并将此加工成品模型段展开，使加工成品模型段展开体与所对应的分阶加工段展开体进行合并，并在完成合并后，获取两组展开体相邻距离最短的点位，并将此点位标记为最佳初始走刀点；后续再分析最佳初始走刀点两侧的距离差值，距离差值小的一端优先加工，距离差值大的一端延后加工，确认加工走向，并将所确认的最佳初始走刀点以及加工走向传输至控制单元内。6.根据权利要求5所述的一种金属制品的切削走刀路径规划系统及方法，其特征在于，所述控制单元，根据路径规划中心所发送的具体参数，对金属制品直接进行走刀路径规划处理。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种金属制品的切削走刀路径规划系统的规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、预先根据所获取的多方位的表面图像，构建对应需进行加工的金属制品模型，再确认此金属制品模型的加工成品模型，再将金属制品模型以及加工成品模型进行自适应分割，得到若干个分割体；步骤二、后续依次对若干个对应分割体之间的差值进行确认，并按照标记顺序，依次将若干个差值进行求和处理，根据求和的总值，将若干个分割体合并为若干个不同的分阶加工段；步骤三、将不同的分阶加工段展开，再将对应的加工模型展开，将两个展开体进行合并，将两组展开体相邻距离最短的点位标记为最佳初始走刀点，再根据距离差值，判定具体的加工走向，并传输至控制单元内，进行走刀规划。

技术总结
本发明公开了一种金属制品的切削走刀路径规划系统及方法，涉及金属加工技术领域，解决了未将加工件所能进行加工的最大加工量进行确认，导致精密部件在加工过程中受损的技术问题，将两组模型依次进行分割，再对相应分割体之间的体积差值进行确认，此时的体积差值便是加工过程中需剔除的余料，所能剔除的余料便是此加工刀片的加工量，其每个阶段的加工量一般都有指定值，过量时便会发热，从而影响加工效果，根据余料之间的体积值，将金属制品模型进行分割，划分为若干个不同的分阶加工段，分阶加工段便就是一段一段进行加工，再具体加工时，将金属制品按照一段一段进行剔除加工，保障刀片的正常合理使用过程中，还可提升金属制品的走刀效果。品的走刀效果。品的走刀效果。


技术研发人员：蒋福海 张腾辉 黄超
受保护的技术使用者：苏州翰泽精密机械有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/9