计算机化工具路径生成的制作方法

本申请是于2013年6月13日递交的美国专利申请No.13/916,918的部分继续申请，该美国专利申请是在2012年8月30日公开为美国公开专利申请No.2012/0221140、现在为美国专利No.8,489,224的、于2011年2月28日递交的美国专利申请No.13/036,726的分案申请，该申请的公开内容通过引用方式合并于本文中。

技术领域

本发明涉及用于自动化工具路径设计和计算机控制加工的系统和方法，以及由其生产的产品。

背景技术：

各种用于自动化工具路径设计和计算机控制加工的系统和方法是已知的。

发明概述

本发明寻求提供用于自动化工具路径设计和计算机控制加工的改进的系统和方法以及由其生产的产品。

因此根据本发明的优选实施方案提供了用于生成控制控制计算机数控铣床由具有Z轴的工件制作加工对象的命令的自动化计算机实现方法，所述加工对象被构造为利于后续精加工成成品对象，所述方法包括：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及选择在沿着所述Z轴的多个高度处所述工件中的多个递升切口的数量和在所述多个递升切口中的每一个中切割的面积从而大体最小化在所述切割期间从所述工件去除的工件材料量，同时确保所述加工对象的由所述多个递升切口产生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述内限制表面与由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间。

因此根据本发明的优选实施方案还提供了用于生成控制控制计算机数控铣床由具有Z轴的工件制作加工对象的命令的自动化计算机实现方法，所述加工对象被构造为利于后续精加工成成品对象，所述方法包括：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及是否在所述多个递升切口中的每一个的每个高度处的给定位置切割所述工件的决策是在所述给定位置处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数。

因此根据本发明的优选实施方案进一步提供了用于生成控制控制计算机数控铣床由具有Z轴的工件制作加工对象的命令的自动化计算机实现方法，所述加工对象被构造为利于后续精加工成成品对象，所述方法包括：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及做出的关于所述多个递升切口中的每一个在哪个高度的决策是在所述成品对象上的各位置处在所述给定高度处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数。

优选地，所述函数是在所述给定高度处所述成品对象的最小斜坡的函数。

根据本发明的另一优选实施方案，还提供了采用计算机数控铣床加工具有Z轴的工件的方法，由所述工件制作加工对象，所述加工对象被构造为利于后续精加工成成品对象，所述方法包括：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及选择在沿着所述Z轴的多个高度处所述工件中的多个递升切口的数量和在所述多个递升切口中的每一个中切割的面积从而大体最小化在所述切割期间从所述工件去除的工件材料量，同时确保所述加工对象的由所述多个递升切口产生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述内限制表面与由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及沿着工具路径引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的又一优选的实施方案，进一步提供了采用计算机数控铣床加工具有Z轴的工件的方法，由所述工件制作加工对象，所述加工对象被构造为利于后续精加工成成品对象，所述方法包括：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及是否在所述多个递升切口中的每一个的每个高度处的给定位置切割所述工件的决策是在所述给定位置处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数；以及沿着工具路径引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的此外又一优选的实施方案，更进一步提供了采用计算机数控铣床加工具有Z轴的工件的方法，由所述工件制作加工对象，所述加工对象被构造为利于后续精加工成成品对象，所述方法包括：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及做出的关于所述多个递升切口中的每一个在哪个高度的决策是在所述成品对象上的各位置处在所述给定高度处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数；以及沿着工具路径引导计算机控制的加工工具。

优选地，所述函数在所述给定高度处所述成品对象的最小斜坡的函数。

根据本发明的优选实施方案，所述计算所述工具路径包括：将所述多个递升切口中的每一个的高度选为最大高度，这确保在该高度切割的每个所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述内限制表面与由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间。

优选地，所述计算所述工具路径包括：选择是否在所述多个递升切口中的每一个的每个高度处的给定位置切割所述工件。另外地或者可替代地，所述计算所述工具路径包括：选择在所述多个递升切口中的每个的每个高度处的给定位置处所述切口的宽度。

根据本发明的优选实施方案，所述工具路径包括至少初始工具路径部分，该初始工具路径部分限定了具有垂直壁的初始切口，其后是至少一个工具路径部分，该至少一个工具路径部分将所述初始切口的所述垂直壁进一步加工成多个阶式垂直壁，所述多个阶式垂直壁一起限定邻近所述初始切口定位且对应于所述多个递升切口的所述多个表面部分中的每个处的所述垂直斜坡。

优选地，所述计算所述计算机数控铣床的所述工具路径包括：计算全部沿着表征台阶向前边缘壁与台阶下底面的交叉的曲线稠密分布的方位上相互分离的点的集合的台阶的高度。另外地，所述计算方位上相互分离的点的集合的台阶的高度包括：对于所述点的集合中的每一个点，绘制虚拟垂直线，平行于所述Z轴而延伸穿过所述点且在扇形曲线交叉点处与所述扇形表面交叉；确定对应于所述方位上相互分离的点的集合中的任一点的扇形曲线交叉点的最低高度；以及将所述台阶的所述高度选为对应于所述方位上相互分离的点的集合中的任一点的扇形曲线交叉点的所述最低高度。

根据本发明的优选实施方案，用于生成控制计算机数控铣床的命令的自动化计算机实现方法还包括：在所述台阶的所述高度处取垂直于所述Z轴的穿过所述工件的虚拟切片；确定在所述高度处所述虚拟垂直线上的点与所述扇形表面之间的法向距离；以及如果所述点的集合中的所述一个的所述法向距离小于预定扇形容差，则将所述点的集合中的所述一个指定为“良好切割”点。

根据本发明的此外又一优选实施方案，甚至进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床由工件制作对象的命令的自动化计算机实现方法，所述方法包括：确定所述计算机数控铣床的可用主轴功率；利用计算机自动选择切口的最大深度和宽度，切口的最大深度和宽度是所述计算机数控铣床的至少所述可用主轴功率的函数；以及相对于所述工件配置工具的工具路径，其中所述工具路径包括多个工具路径层，所述多个工具路径层的最大厚度和切口宽度对应于所述最大深度和切口宽度。

根据本发明的又一优选实施方案，此外进一步提供了采用计算机数控铣床加工工件的方法，所述方法包括：确定所述计算机数控铣床的可用主轴功率；利用计算机自动选择切口的最大深度和宽度，切口的最大深度和宽度是所述计算机数控铣床的至少所述可用主轴功率的函数；相对于所述工件配置工具的工具路径，其中所述工具路径包括多个工具路径层，所述多个工具路径层的最大厚度和切口宽度对应于所述最大深度和切口宽度；以及沿着工具路径引导计算机控制的加工工具。

优选地，该方法还包括改变作为所述可用主轴功率的函数的所述铣床的至少一个附加参数。另外地，所述铣床的所述至少一个附加参数是进给速度和每分钟转数中的至少一项。

根据本发明的又有另外的优选实施方案，又进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床由工件制作具有相对薄的壁的对象的命令的自动化计算机实现方法，所述方法包括：利用计算机自动选择具有以下特性的工具路径：初始地在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值下加工所述工件以在预期相对薄的壁的位置具有相对厚的壁；将所述相对厚的壁的高度减至所述预期相对薄的壁的预期高度；以及此后通过在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值下加工所述工件来减小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个。

根据本发明的另一优选的实施方案，还提供了一种用于生成控制计算机数控铣床由工件制作具有相对薄的壁的对象的命令的自动化计算机实现方法，所述方法包括：利用计算机自动选择具有以下特性的工具路径：初始地在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值下加工所述工件以在预期相对薄的壁的位置具有相对厚的壁；将所述相对厚的壁的高度减至所述预期相对薄的壁的预期高度；以及此后通过在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值下加工所述工件来减小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个；以及沿着工具路径引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的另一优选的实施方案，还提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现方法，所述方法包括：确定用于所述计算机数控铣床的工具的工具悬突程度；利用计算机自动选择作为所述工具悬突的函数的工具路径，所述工具路径具有以下特性：对于第一工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值的工具路径；以及对于比所述第一工具悬突大的第二工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值的工具路径，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个。

根据本发明的此外又一优选的实施方案，更进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现方法，所述方法包括：确定用于所述计算机数控铣床的工具的工具悬突程度；利用计算机自动选择作为所述工具悬突的函数的工具路径，所述工具路径具有以下特性：对于第一工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值的工具路径；以及对于比所述第一工具悬突大的第二工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值的工具路径，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个；以及沿着工具路径引导工具。

根据本发明的又一优选的实施方案，进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作具有半开区域的对象的命令的自动化计算机实现方法，所述方法包括：利用计算机来估计利用大致余摆线型工具路径来加工所述半开区域的第一加工时间；利用计算机来估计利用大致螺旋形工具路径来加工所述半开区域的第二加工时间；以及利用计算机来自动选择具有较短加工时间的工具路径类型。

根据本发明的又一优选的实施方案，进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作具有半开区域的对象的命令的自动化计算机实现方法，所述方法包括：利用计算机来估计利用大致余摆线型工具路径来加工所述半开区域的第一加工时间；利用计算机来估计利用大致螺旋形工具路径来加工所述半开区域的第二加工时间；以及利用计算机来自动选择具有较短加工时间的工具路径类型。

根据本发明的又一优选的实施方案，进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作具有半开区域的对象的命令的自动化计算机实现方法，所述方法包括：利用计算机来估计利用大致余摆线型工具路径来加工所述半开区域的第一加工时间；利用计算机来估计利用大致螺旋形工具路径来加工所述半开区域的第二加工时间；利用计算机来自动选择具有较短加工时间的工具路径类型；以及沿着具有较短加工时间的工具路径类型来引导计算机控制的加工工具。

优选地，所述大致螺旋形工具路径的特征在于其包括：特征在于加工闭合区域的初始螺旋形工具路径部分，所述闭合区域包含在所述半开区域内且具有将其至少一侧与所述半开区域的开口边缘分开的相对厚的壁；以及多个工具路径，其适合于去除所述相对厚的壁。

根据本发明的优选实施方案，所述多个工具路径适合于在所述厚壁中切割出相互间隔开的相对窄的通道，从而限定多个厚壁段且此后去除所述多个厚壁段。另外地，所述多个工具路径包括适合于去除所述多个厚壁段的螺旋工具路径。

根据本发明的又有另一优选实施方案，更进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现方法，所述对象具有在其两端开口的通道并且包括中间最窄部分，所述方法包括：利用计算机自动选择具有第一和第二工具路径部分的工具路径类型，第一和第二工具路径部分中的每个开始于所述通道的不同的开口端，所述第一和第二工具路径部分在所述中间最窄部分处会和。

根据本发明的另一优选的实施方案，还提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现方法，所述对象具有在其两端开口的通道并且包括中间最窄部分，所述方法包括：利用计算机自动选择具有第一和第二工具路径部分的工具路径类型，第一和第二工具路径部分中的每个开始于所述通道的不同的开口端，所述第一和第二工具路径部分在所述中间最窄部分处会和；以及沿着所述第一和第二工具路径部分引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，又进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现方法，所述制作涉及到以至少第一和第二不同最大切口深度切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度，所述方法包括：利用计算机，自动选择具有对应的切割宽度、切割速度和切割进给的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路径，所述第二最大值中的至少一个大于所述第一最大值中的对应一个。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，更进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现方法，所述制作涉及到以至少第一和第二不同最大切口深度切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度，所述方法包括：利用计算机，自动选择具有对应的切割宽度、切割速度和切割进给的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路径，所述第二最大值中的至少一个大于所述第一最大值中的对应一个；以及沿着至少第一和第二工具路径引导计算机控制的加工工具。

优选地，所述自动选择包括调节切割宽度、切割速度和切割进给的所述第一和第二最大值以确保铣削工具经受的机械负荷处于大致恒定的优化值。

根据本发明的又有进一步优选的实施方案，另外进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现方法，其中所述对象的制作涉及到计算需要沿着可选重定位路径在它们之间进行重定位的工具的多个工具路径，所述方法包括：利用计算机来估计用于第一重定位路径的第一重定位时间，所述第一重定位路径包括在工件上方的间隙平面内行进；利用计算机来估计用于第二重定位路径的第二重定位时间，所述第二重定位路径不包括在所述间隙平面内的工具行进；以及利用计算机自动选择具有最短重定位时间的重定位路径。

根据本发明的另一优选的实施方案，进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现方法，其中所述对象的制作涉及到计算需要沿着可选重定位路径在它们之间进行重定位的工具的多个工具路径，所述方法包括：利用计算机来估计用于第一重定位路径的第一重定位时间，所述第一重定位路径包括在工件上方的间隙平面内行进；利用计算机来估计用于第二重定位路径的第二重定位时间，所述第二重定位路径不包括在所述间隙平面内的工具行进；利用计算机自动选择具有最短重定位时间的重定位路径；以及沿着具有最短重定位时间的重定位路径来引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的又有另外的优选实施方案，所述第二重定位路径由所述计算机基于最短重定位时间从不包括在所述间隙平面内的工具行进的多个可能的重定位路径中自动选择。另外地，所述多个重定位路径包括需要所述工具提高的重定位路径以及不需要所述工具提高的重定位路径。

根据本发明的另一优选的实施方案，还提供了一种用于生成控制计算机数控铣床由具有Z轴的工件制作加工对象的命令的自动化计算机实现装置，所述加工对象被构造为利于后续精加工成成品对象，所述装置包括工具路径配置引擎，所述工具路径配置引擎运行以用于：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及选择在沿着所述Z轴的多个高度处所述工件中的多个递升切口的数量和在所述多个递升切口中的每一个中切割的面积从而大体最小化在所述切割期间从所述工件去除的工件材料量，同时确保所述加工对象的由所述多个递升切口产生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述内限制表面与由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床由具有Z轴的工件制作加工对象的命令的自动化计算机实现方法，所述加工对象被构造为利于后续精加工成成品对象，所述装置包括工具路径配置引擎，所述工具路径配置引擎运行以用于：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及是否在所述多个递升切口中的每一个的每个高度处的给定位置切割所述工件的决策是在所述给定位置处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，更进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床由具有Z轴的工件制作加工对象的命令的自动化计算机实现方法，所述加工对象被构造为利于后续精加工成成品对象，所述装置包括工具路径配置引擎，所述工具路径配置引擎运行以用于：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及做出的关于所述多个递升切口中的每一个在哪个高度的决策是在所述成品对象上的各位置处在所述给定高度处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数。

优选地，所述函数在所述给定高度处所述成品对象的最小斜坡的函数。

根据本发明的另一优选的实施方案，进一步提供了由具有Z轴的工件制作的加工对象的计算机数控铣床，所述加工对象构造为利于后续精加工为成品对象，所述计算机数控铣床包括控制器，所述控制器可操作以用于：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及选择在沿着所述Z轴的多个高度处所述工件中的多个递升切口的数量和在所述多个递升切口中的每一个中切割的面积从而大体最小化在所述切割期间从所述工件去除的工件材料量，同时确保所述加工对象的由所述多个递升切口产生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述内限制表面与由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及沿着所述工具路径引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，此外进一步提供了由具有Z轴的工件制作的加工对象的计算机数控铣床，所述加工对象构造为利于后续精加工为成品对象，所述计算机数控铣床包括控制器，所述控制器可操作以用于：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及是否在所述多个递升切口中的每一个的每个高度处的给定位置切割所述工件的决策是在所述给定位置处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数；以及沿着所述工具路径引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的又有另外的优选实施方案，更进一步提供了由具有Z轴的工件制作的加工对象的计算机数控铣床，所述加工对象构造为利于后续精加工为成品对象，所述计算机数控铣床包括控制器，所述控制器可操作以用于：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及做出的关于所述多个递升切口中的每一个在哪个高度的决策是在所述成品对象上的各位置处在所述给定高度处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数；以及沿着工具路径引导计算机控制的加工工具。

优选地，所述函数在所述给定高度处所述成品对象的最小斜坡的函数。

根据本发明的优选实施方案，所述计算所述工具路径包括：将所述多个递升切口中的每一个的高度选为最大高度，这确保在该高度切割的每个所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述内限制表面与由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间。

优选地，所述计算所述工具路径包括：选择是否在所述多个递升切口中的每一个的每个高度处的给定位置切割所述工件。另外地或者可替代地，所述计算所述工具路径包括：选择在所述多个递升切口中的每个的每个高度处的给定位置处所述切口的宽度。

根据本发明的优选实施方案，所述工具路径包括至少初始工具路径部分，该初始工具路径部分限定了具有垂直壁的初始切口，其后是至少一个工具路径部分，该至少一个工具路径部分将所述初始切口的所述垂直壁进一步加工成多个阶式垂直壁，所述多个阶式垂直壁一起限定邻近所述初始切口定位且对应于所述多个递升切口的所述多个表面部分中的每个处的所述垂直斜坡。

优选地，所述计算所述计算机数控铣床的所述工具路径包括：计算全部沿着表征台阶向前边缘壁与台阶下底面的交叉的曲线稠密分布的方位上相互分离的点的集合的台阶的高度。另外地，所述计算方位上相互分离的点的集合的台阶的高度包括：对于所述点的集合中的每一个点，绘制虚拟垂直线，平行于所述Z轴而延伸穿过所述点且在扇形曲线交叉点处与所述扇形表面交叉；确定对应于所述方位上相互分离的点的集合中的任一点的扇形曲线交叉点的最低高度；以及将所述台阶的所述高度选为对应于所述方位上相互分离的点的集合中的任一点的扇形曲线交叉点的所述最低高度。

根据本发明的优选实施方案，所述计算所述工具路径还包括：在所述台阶的所述高度处取垂直于所述Z轴的穿过所述工件的虚拟切片；确定在所述高度处所述虚拟垂直线上的点与所述扇形表面之间的法向距离；以及如果所述点的集合中的所述一个的所述法向距离小于预定扇形容差，则将所述点的集合中的所述一个指定为“良好切割”点。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，更进一步提供了生成用于控制计算机数控铣床由工件制作对象的命令的自动化计算机实现装置，所述装置包括工具路径配置引擎，所述工具路径配置引擎可操作以用于：确定所述计算机数控铣床的可用主轴功率；利用计算机自动选择切口的最大深度和宽度，切口的最大深度和宽度是所述计算机数控铣床的至少所述可用主轴功率的函数；以及相对于所述工件配置工具的工具路径，其中所述工具路径包括多个工具路径层，所述多个工具路径层的最大厚度和切口宽度对应于所述最大深度和切口宽度。

根据本发明的另一优选的实施方案，还提供包括控制器的计算机数控铣床，所述控制器可操作用于：确定所述计算机数控铣床的可用主轴功率；自动选择切口的最大深度和宽度，切口的最大深度和宽度是所述计算机数控铣床的至少所述可用主轴功率的函数；相对于所述工件配置工具的工具路径，其中所述工具路径包括多个工具路径层，所述多个工具路径层的最大厚度和切口宽度对应于所述最大深度和切口宽度；以及沿着工具路径引导计算机控制的加工工具。

优选地，自动选择还包括改变作为所述可用主轴功率的函数的所述铣床的至少一个附加参数。另外地，所述铣床的所述至少一个附加参数是进给速度和每分钟转数中的至少一项。

根据本发明的又有另外的优选实施方案，又进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床由工件制作具有相对薄的壁的对象的命令的自动化计算机实现装置，所述装置包括工具路径配置引擎，所述工具路径配置引擎可操作以用于：利用计算机自动选择具有以下特性的工具路径：初始地在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值下加工所述工件以在预期相对薄的壁的位置具有相对厚的壁；将所述相对厚的壁的高度减至所述预期相对薄的壁的预期高度；以及此后通过在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值下加工所述工件来减小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，进一步提供了用于由工件制作具有相对薄的壁的对象的计算机数控铣床，所述计算机数控铣床包括控制器，所述控制器可操作以用于：自动选择具有以下特性的工具路径：初始地在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值下加工所述工件以在预期相对薄的壁的位置具有相对厚的壁；将所述相对厚的壁的高度减至所述预期相对薄的壁的预期高度；以及此后通过在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值下加工所述工件来减小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个；以及沿着所述工具路径引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的另一优选的实施方案，还提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现装置，所述装置包括工具路径配置引擎，所述工具路径配置引擎可操作以用于：确定用于所述计算机数控铣床的工具的工具悬突程度；利用计算机自动选择作为所述工具悬突的函数的工具路径，所述工具路径具有以下特性：对于第一工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值的工具路径；以及对于比所述第一工具悬突大的第二工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值的工具路径，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，进一步提供了用于加工工件的计算机数控铣床，所述计算机数控铣床包括控制器，所述控制器可操作以用于：确定用于所述计算机数控铣床的工具的工具悬突程度；自动选择作为所述工具悬突的函数的工具路径，所述工具路径具有以下特性：对于第一工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值的工具路径；以及对于比所述第一工具悬突大的第二工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值的工具路径，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个；以及沿着所述工具路径引导工具。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作具有半开区域的对象的命令的自动化计算机实现装置，所述装置包括工具路径配置引擎，所述工具路径配置引擎可操作以用于：利用计算机来估计利用大致余摆线型工具路径来加工所述半开区域的第一加工时间；利用计算机来估计利用大致螺旋形工具路径来加工所述半开区域的第二加工时间；以及利用计算机来自动选择具有较短加工时间的工具路径类型。

根据本发明的又有另外的优选的实施方案，进一步提供了用于由工件制作具有半开区域的对象的计算机数控铣床，所述计算机数控铣床包括控制器，所述控制器可操作以用于：估计利用大致余摆线型工具路径来加工所述半开区域的第一加工时间；估计利用大致螺旋形工具路径来加工所述半开区域的第二加工时间；以及自动选择具有较短加工时间的工具路径类型；以及沿着具有较短加工时间的工具路径引导计算机控制的加工工具。

优选地，所述大致螺旋形工具路径的特征在于其包括：特征在于加工闭合区域的初始螺旋形工具路径部分，所述闭合区域包含在所述半开区域内且具有将其至少一侧与所述半开区域的开口边缘分开的相对厚的壁；以及多个工具路径，其适合于去除所述相对厚的壁。

根据本发明的优选实施方案，所述多个工具路径适合于在所述厚壁中切割出相互间隔开的相对窄的通道，从而限定多个厚壁段且此后去除所述多个厚壁段。另外地，所述多个工具路径包括适合于去除所述多个厚壁段的螺旋工具路径。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，更进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现装置，所述对象具有在其两端开口的通道并且包括中间最窄部分，所述装置包括工具路径配置引擎，所述工具路径配置引擎可操作以用于：利用计算机自动选择具有第一和第二工具路径部分的工具路径类型，第一和第二工具路径部分中的每个开始于所述通道的不同的开口端，所述第一和第二工具路径部分在所述中间最窄部分处会和。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，还提供了用于加工工件以制作对象的计算机数控铣床，所述对象具有在其两端开口的通道并且包括中间最窄部分，所述计算机数控铣床包括控制器，所述控制器可操作以用于：自动选择具有第一和第二工具路径部分的工具路径类型，第一和第二工具路径部分中的每个开始于所述通道的不同的开口端，所述第一和第二工具路径部分在所述中间最窄部分处会和；以及沿着第一和第二工具路径部分引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，又进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现装置，所述制作涉及到以至少第一和第二不同最大切口深度切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度，所述装置包括工具路径配置引擎，所述工具路径配置引擎可操作以用于：利用计算机，自动选择具有对应的切割宽度、切割速度和切割进给的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路径，所述第二最大值中的至少一个大于所述第一最大值中的对应一个。

根据本发明的又有另一优选的实施方案，更进一步提供了用于加工工件以制作对象的计算机数控铣床，所述制作涉及到以至少第一和第二不同最大切口深度切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度，所述计算机数控铣床包括控制器，所述控制器可操作以用于：自动选择具有对应的切割宽度、切割速度和切割进给的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路径，所述第二最大值中的至少一个大于所述第一最大值中的对应一个；以及沿着至少第一和第二工具路径引导计算机控制的加工工具。

优选地，所述自动选择包括调节切割宽度、切割速度和切割进给的所述第一和第二最大值以确保铣削工具经受的机械负荷处于大致恒定的优化值。

根据本发明的又有另外的优选的实施方案，又进一步提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现装置，所述对象的制作涉及到计算需要沿着可选重定位路径在它们之间进行重定位的工具的多个工具路径，所述装置包括工具路径配置引擎，所述工具路径配置引擎可操作以用于：利用计算机来估计用于第一重定位路径的第一重定位时间，所述第一重定位路径包括在工件上方的间隙平面内行进；利用计算机来估计用于第二重定位路径的第二重定位时间，所述第二重定位路径不包括在所述间隙平面内的工具行进；以及利用计算机自动选择具有最短重定位时间的重定位路径。

根据本发明的另一优选的实施方案，进一步提供了用于加工工件以制作对象的计算机数控铣床，其中所述对象的制作涉及到计算需要沿着可选重定位路径在它们之间进行重定位的工具的多个工具路径，所述计算机数控铣床包括控制器，所述控制器可操作以用于：估计用于第一重定位路径的第一重定位时间，所述第一重定位路径包括在工件上方的间隙平面内行进；估计用于第二重定位路径的第二重定位时间，所述第二重定位路径不包括在所述间隙平面内的工具行进；自动选择具有最短重定位时间的重定位路径；以及沿着具有最短重定位时间的重定位路径引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的优选实施方案，所述第二重定位路径由所述计算机基于最短重定位时间从不包括在所述间隙平面内的工具行进的多个可能的重定位路径中自动选择。另外地，所述多个重定位路径包括需要所述工具提高的重定位路径以及不需要所述工具提高的重定位路径。

根据本发明的另一优选的实施方案，还提供了利用计算机数控铣床通过如下操作由具有Z轴的工件制作的加工对象，所述加工对象构造为利于后续精加工成成品对象：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及选择在沿着所述Z轴的多个高度处所述工件中的多个递升切口的数量和在所述多个递升切口中的每一个中切割的面积从而大体最小化在所述切割期间从所述工件去除的工件材料量，同时确保所述加工对象的由所述多个递升切口产生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述内限制表面与由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及沿着工具路径引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的又另一优选的实施方案，进一步提供了利用计算机数控铣床通过如下操作由具有Z轴的工件制作的加工对象，所述加工对象构造为利于后续精加工成成品对象：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及是否在所述多个递升切口中的每一个的每个高度处的给定位置切割所述工件的决策是在所述给定位置处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数；以及沿着工具路径引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的另一优选的实施方案，又进一步提供了利用计算机数控铣床通过如下操作由具有Z轴的工件制作的加工对象，所述加工对象构造为利于后续精加工成成品对象：限定所述成品对象的表面；限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及做出的关于所述多个递升切口中的每一个在哪个高度的决策是在所述成品对象上的各位置处在所述给定高度处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数；以及沿着工具路径引导计算机控制的加工工具。

优选地，所述函数在所述给定高度处所述成品对象的最小斜坡的函数。

根据本发明的优选的实施方案，所述计算所述工具路径包括：将所述多个递升切口中的每一个的高度选为最大高度，这确保在该高度切割的每个所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述内限制表面与由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间。

优选地，所述计算所述工具路径包括：选择是否在所述多个递升切口中的每一个的每个高度处的给定位置切割所述工件。根据本发明的优选的实施方案，所述计算所述工具路径包括：选择在所述多个递升切口中的每个的每个高度处的给定位置处所述切口的宽度。

优选地，所述工具路径包括至少初始工具路径部分，该初始工具路径部分限定了具有垂直壁的初始切口，其后是至少一个工具路径部分，该至少一个工具路径部分将所述初始切口的所述垂直壁进一步加工成多个阶式垂直壁，所述多个阶式垂直壁一起限定邻近所述初始切口定位且对应于所述多个递升切口的所述多个表面部分中的每个处的所述垂直斜坡。

优选地，所述计算所述计算机数控铣床的所述工具路径包括：计算全部沿着表征台阶向前边缘壁与台阶下底面的交叉的曲线稠密分布的方位上相互分离的点的集合的台阶的高度。根据本发明的优选的实施方案，所述计算方位上相互分离的点的集合的台阶的高度包括：对于所述点的集合中的每一个点，绘制虚拟垂直线，平行于所述Z轴而延伸穿过所述点且在扇形曲线交叉点处与所述扇形表面交叉；确定对应于所述方位上相互分离的点的集合中的任一点的扇形曲线交叉点的最低高度；以及将所述台阶的所述高度选为对应于所述方位上相互分离的点的集合中的任一点的扇形曲线交叉点的所述最低高度。

优选地，所述计算所述工具路径还包括：在所述台阶的所述高度处取垂直于所述Z轴的穿过所述工件的虚拟切片；确定在所述高度处所述虚拟垂直线上的点与所述扇形表面之间的法向距离；以及如果所述点的集合中的所述一个的所述法向距离小于预定扇形容差，则将所述点的集合中的所述一个指定为“良好切割”点。

根据本发明的又另一优选的实施方案，更进一步提供了利用计算机数控铣床通过如下操作由工件制作的加工对象：确定所述计算机数控铣床的可用主轴功率；自动选择切口的最大深度和宽度，切口的最大深度和宽度是所述计算机数控铣床的至少所述可用主轴功率的函数；相对于所述工件配置工具的工具路径，其中所述工具路径包括多个工具路径层，所述多个工具路径层的最大厚度和切口宽度对应于所述最大深度和切口宽度；以及沿着所述工具路径引导计算机控制的加工工具。

优选地，自动选择还包括改变作为所述可用主轴功率的函数的所述铣床的至少一个附加参数。根据本发明的优选实施方案，所述铣床的所述至少一个附加参数是进给速度和每分钟转数中的至少一项。

根据本发明的又另一优选的实施方案，又进一步提供了利用计算机数控铣床通过如下操作由工件制作的具有相对薄的壁的加工对象：自动选择具有以下特性的工具路径：初始地在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值下加工所述工件以在预期相对薄的壁的位置具有相对厚的壁；将所述相对厚的壁的高度减至所述预期相对薄的壁的预期高度；以及此后通过在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值下加工所述工件来减小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个；以及沿着所述工具路径引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的另一优选的实施方案，还提供了利用计算机数控铣床通过如下操作由工件加工的加工对象：确定用于所述计算机数控铣床的工具的工具悬突程度；自动选择作为所述工具悬突的函数的工具路径，所述工具路径具有以下特性：对于第一工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值的工具路径；对于比所述第一工具悬突大的第二工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值的工具路径，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个；以及沿着所述工具路径引导所述工具。

根据本发明的又另一优选的实施方案，进一步提供了利用计算机数控铣床通过如下操作由工件制作的具有半开区域的加工对象：估计利用大致余摆线型工具路径来加工所述半开区域的第一加工时间；估计利用大致螺旋形工具路径来加工所述半开区域的第二加工时间；自动选择具有较短加工时间的工具路径类型；以及沿着具有较短加工时间的所述工具路径类型引导计算机控制的加工工具。

优选地，所述大致螺旋形工具路径的特征在于其包括：特征在于加工闭合区域的初始螺旋形工具路径部分，所述闭合区域包含在所述半开区域内且具有将其至少一侧与所述半开区域的开口边缘分开的相对厚的壁；以及多个工具路径，其适合于去除所述相对厚的壁。

根据本发明的优选实施方案，所述多个工具路径适合于在所述厚壁中切割出相互间隔开的相对窄的通道，从而限定多个厚壁段且此后去除所述多个厚壁段。另外，所述多个工具路径包括适合于去除所述多个厚壁段的螺旋工具路径。

根据本发明的又另一优选的实施方案，又进一步提供了利用计算机数控铣床通过如下操作制作的加工对象，所述加工对象具有在其两端开口的通道以及包括中间最窄部分：自动选择具有第一和第二工具路径部分的工具路径类型，第一和第二工具路径部分中的每个开始于所述通道的不同的开口端，所述第一和第二工具路径部分在所述中间最窄部分处会和；以及沿着所述第一和第二工具路径部分引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的又另外的优选的实施方案，更进一步提供了利用计算机数控铣床通过如下操作制作的加工对象，该加工对象的制作涉及到以至少第一和第二不同最大切口深度切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度：自动选择具有对应的切割宽度、切割速度和切割进给的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路径，所述第二最大值中的至少一个大于所述第一最大值中的对应一个；以及沿着所述第一和第二工具路径引导计算机控制的加工工具。

根据本发明的优选的实施方案，所述自动选择包括调节切割宽度、切割速度和切割进给的所述第一和第二最大值以确保铣削工具经受的机械负荷处于大致恒定的优化值。

根据本发明的又另一优选的实施方案，还提供了利用计算机数控铣床通过如下操作制作的加工对象，所述加工对象的制作涉及到计算需要沿着可选重定位路径在它们之间进行重定位的工具的多个工具路径：估计用于第一重定位路径的第一重定位时间，所述第一重定位路径包括在工件上方的间隙平面内行进；估计用于第二重定位路径的第二重定位时间，所述第二重定位路径不包括在所述间隙平面内的工具行进；自动选择具有最短重定位时间的重定位路径；以及沿着具有最短重定位时间的重定位路径引导计算机控制的加工工具。

优选地，第二重定位路径由所述计算机基于最短重定位时间从不包括在所述间隙平面内的工具行进的多个可能的重定位路径中自动选择。另外，多个重定位路径包括需要所述工具提高的重定位路径以及不需要所述工具提高的重定位路径。

附图说明

根据结合附图给出的下面的发明详述，将理解和领域本发明，在附图中：

图1A-1S-2一起是有助于理解本发明的一系列简化图示；

图2A-2L-2一起是有助于理解本发明的另一系列简化图示；

图3A-3D是示出本发明的一些方面的简化屏幕截图；

图4A和4B是在图1A-1S-2和图2A-2L-S中的某些图更一般地图示的功能的细节的简化图示；

图5是工件、根据本发明的优选实施方案由工件形成的加工对象以及由加工对象生产的成品对象的简化图示；

图6是图5的加工对象的简化注释绘图，以剖面放大形式示出了根据本发明的优选实施方案的在两个方位上相互分离的位置上的成品对象表面、偏差表面和扇形表面轮廓；

图7是图5的工件的简化绘图，示出了其中初始的二维深度切口，还放大示出了图6的对应放大图上叠加的切口；

图8是在图7中示出的初始切口之后的图5的工件的简化俯视图，并且示出了优选地用来根据本发明的优选实施方案实现该切口的工具路径；

图9A,9B和9C是叠加在图6的放大图中的对应的注释剖面图上的图7和图8的工件的简化剖面图，并且分别示出了根据本发明的优选实施方案的第一递升切口、第二递升切口和第三递升切口的计算的要素；

图10A和10B是图7-9A的工件的简化剖面图，示出了根据本发明的优选实施方案的第一递升切口；

图10C是根据本发明的优选实施方案的在图10A和10B遭土石的递升切口之后的图7-9A的工件的部分的简化俯视图；

图11A和11B是图7-9B的工件的简化剖面图，示出了根据本发明的优选实施方案的第二递升切口；

图11C是根据本发明的优选实施方案的在图11A和11B中的图示的递升切口之后的图7-9B的工件的部分的简化俯视图；

图12A和12B是根据本发明的优选实施方案示出第一递升切口的图7-9C的工件的简化剖面图；

图12C是根据本发明的优选实施方案的在图12A和12B中所示的递升切口之后图7-9C的工件的部分的简化俯视图；

图13是根据本发明的优选实施方案的作为可用主轴功率的函数的轴向切口深度和步距的示例性选择的简化的部分符号化的、部分绘图的图示；

图14是根据本发明的优选实施方案用于加工具有薄壁的对象的工具路径的简化绘图；

图15是根据本发明的优选实施方案作为工具悬突的函数的变化的步距的简化的部分符号化的、部分绘图的图示；

图16是根据本发明的另一优选实施方案的加工功能的简化绘图图示；

图17是根据本发明的优选实施方案的用于加工具有沙漏型通道的对象的工具路径的简化绘图图示；

图18是根据本发明的优选实施方案的基于用于最大切割深度的最优切割条件而计算出的用于加工对象的工具路径和基于以小于最大切割深度的深度切割而优化的修正后切割条件计算出的用于涉及到以小于最大切割深度切割的切割部分的工具路径的简化绘图图示；以及

图19A，19B和19C是根据本发明的优选实施方案的三个替代工具重定位从一个工具路径的末尾移至同一套件(pocket)中的后续工具路径的开始的简化图示。

发明详述

本发明涉及用于生成控制又原材料制作对象的计算机数控(CNC)机器的命令的自动化计算机实现方法的各个方面，采用上述命令的加工原材料的方法的各个方面，用于生成上述命令的自动化计算机实现装置，可操作以利用上述命令由原材料制作对象的数控机器，以及利用上述命令制作的对象。

下面结合一系列图描述本发明的各个方面，这一系列图初始地图示出待制作对象的实施例、对象在待加工原材料上的模拟上覆以及通过根据本发明生成的命令而产生的加工步骤序列。应当领悟的是，虽然图示了顺序的加工步骤，但是本发明不限于加工方法，而是可如上所述的延伸至命令的生成、生成命令的装置、将命令运载出的装置以及由其产生的结果。

术语“计算”通篇用于指代产生用于原材料的特定区域的加工的加工步骤序列的命令的生成。定义“计算”、“运算”及其计算具有对应的含义。

图1A和1B是作为根据本发明制作的对象的实施例的对象100的相应的绘图和俯视图。对象100的构造被选择来图示说明本发明的各个特定特征。值得注意的是，可以根据本发明的优选实施方案来制作能够又常规的3轴CNC加工工具加工的任何适合的三维对象。

如图1A和图1B所看到的，对象100被视为具有大致平面底部102，从该底部延伸出五个凸起，此处由附图标记104,106,108,110和112来指示。图1C示出了被对象100的轮廓覆盖的原材料114。

根据本发明的优选实施方案，利用本发明的用于生成控制计算机数控机器的命令的自动化计算机实现方法，工具路径设计者访问标准CAD格式的对象100的CAD图，标准CAD格式诸如他从菜单中选择了要用于制作对象100的具体加工工具并且选择用来实施制作对象所需的每项加工功能具体旋转切割工具。

为简化原因，图示的对象100被选为能够由单一加工函数制作的对象，应当领悟到本发明的适用性不限于能够由单一加工函数制作的对象。

工具路径设计者然后定义要用于制作对象100的原材料的几何结构。这可以通过本发明的自动化计算机实现装置来自动完成或者通过工具路径设计者手动完成。然后，工具路径设计者规定构成原材料的材料，例如718。本发明使用工具路径设计者对加工工具、旋转切割工具和材料的选择，基于加工工具、旋转切割工具和材料的特性来计算各种操作参数。

根据本发明的优选实施方案，一系列显示屏用来为工具路径设计者提供显示，指示各种操作参数，诸如最小和最大表面切割速度、最小和最大屑厚度、最小和最大进给速度、最小和最大主轴转速、旋转切割工具与工件之间的最小和最大啮合角、轴向切割深度、加工攻击性水平。该一系列显示屏的实施例在图3A-3D中给出。

工具路径设计者被给出改变一些参数的有限的范围，诸如尤其是加工攻击性水平。优选地，工具路径设计者还可以指示系统选择例如实现加工时间、施以切割工具上的磨损、加工成本或其任意组合的最优化的参数。应当领域到，虽然对于上文所述的一些操作参数向工具路径设计者显示了值的范围，但是本发明还针对要采用的全部操作参数来计算最优操作值。

一旦出现在诸如图3A-3D的显示屏的屏幕上的全部参数被最终确定，根据本发明的优选实施方案来计算用于加工工件的工具路径。下面参照在图示出在原材料114中工具路径的实际进展的图1A-1S-2来描述根据本发明的优选实施方案的工具路径的计算。

本发明的特定的特征在于，递归地计算工具路径，由此对于工件的初始区域初始地计算工具路径的第一工具路径段，此后对于工件的其余区域的初始区域类似地计算工具路径的后续顺序的工具路径段。类似地计算另外的后续顺序的工具路径段，直到已经计算出用于将整个工件加工成期望对象的工具路径。

初始地，计算具有覆盖在原材料上的对象100的轮廓且具有等于切口的指定轴向深度的深度的原材料的第一截面。该截面示意性地图示在图1D中且由附图标记116来指代。截面116的特征在于具有外边界118和分别对应于截面116的深度处的凸起104，106，108，110和112的截面的多个岛部105，107，109，111和113。应领悟到，岛部105，107，109，111和113在外部偏离凸起104，106，108，110和112的截面一通常比旋转切割工具的半径略大的距离，由此当加工环绕岛部的工具路径时，留下窄的精整宽度在随后的阶段进行精加工。

应当领悟到，截面116的轴向深度构成了作为对象100的加工中的第一阶段的第一步降。在通篇，术语“步降(step down)”用来描述在恒定深度处的单一加工阶段。如图1C所示，对象100的完全加工需要对应于截面119和120的两个额外的搜索。因此，在计算出截面116之后，计算对应于截面119和120的第二步降和此后的第三步降。优选地，后续步降之间的垂直距离大致在旋转切割工具的直径的1倍与4倍之间。

根据本发明的优选实施方案，初始地在截面116中自动确定加工区域。优选地，存在三种类型的加工区域，这些加工区域按它们的外部边界的特性被分类。在通篇，通过旋转切割工具从区域外按照旋转切割工具的水平进展所能达到区域的区域的边界的段称为“开放边缘”。全部其他边界段在通篇称为“闭合边缘”。

三种类型的加工区域分类如下：

类型I-特征在于区域的整个外部边界由开放边缘构成的开放区域；

类型II-特征在于区域的外部边界由开放边缘和闭合边缘两者构成的半开区域；

类型III-特征在于区域的整个外部边界仅由闭合边缘构成的闭合区域；

优选地，计算要用于加工区域的工具路径包括一个或多个工具路径段，其中每个工具路径段是收敛螺旋工具路径段、余摆线状工具路径段以及发散螺旋工具路径段。一般地，当加工类型I区域时，收敛螺旋工具路径段是优选的，当加工类型II区域时，余摆线状工具路径段是优选的，而当加工类型III区域时，发散螺旋工具路径是优选的。

术语“余摆线状”在通篇用于表示余摆线工具路径或者其变型例，其保持弯曲的切割路径和返回路径，返回路径可以是弯曲的或大致笔直的。

如本领域技术人员公知的，对于大致类似的平均步距(stepover)，与余摆线状工具路径段的加工相比，螺旋工具路径段的加工在每单位时间去除的材料量方面通常更加高效。因此，本发明寻求最大化螺旋工具路径段加工的面积。

计算以加工类型I区域的收敛螺旋工具路径段优选地是从区域的内边界到内轮廓向内成螺旋形的工具路径段。内部轮廓优选地计算如下：

在类型I区域的外边界内没有岛部的情况下，内轮廓优选地计算成具有通常小于切割工具的半径的半径并且以区域面积的中心为中心的小圆。

在类型I区域的外边界内存在一个岛部并且类型I区域的一个岛部和外边界之间的最短距离比旋转切割工具的直径的选定部分长的情况下，内轮廓优选地计算为大致与岛部的外边界并排；以及

在如下情况下：

在类型I区域的外边界内存在一个岛部且单个岛部与类型I的外边界之间的最短距离比旋转切割工具的直径的选定部分短；或者

在类型I区域的外边界内存在多于一个的岛部，

则内轮廓优选地计算为在内部偏离区域的外边界一大致等于旋转切割工具的1.5半径的距离的轮廓。

一旦计算出内轮廓，自动核验内轮廓不自相交。在内轮廓确实在一个或多个位置处自相交的情况下，优选地在每个这样的自相交附近确定瓶颈。如果瓶颈不与岛部重叠，则优选地在每个这样的瓶颈处计算分离通道。分离通道优选地将区域划分成两个类型I区域，这两个类型I区域又单独的收敛螺旋工具路径段彼此独立地加工。如果瓶颈确实与岛部重叠，则内轮廓优选地被重新计算以便在内部偏离外边界大体原始偏差的一半。该过程重复，直至计算出不自相交的内轮廓为止。

本发明的特定特征在于，从区域的外边界到内轮廓向内成螺旋形的收敛螺旋工具路径段被计算为“形态螺旋”。术语“形态螺旋”在通篇用来表示随着螺旋工具路径段在一个边界或轮廓与第二边界或轮廓之间成螺旋而使得一个边界或轮廓的几何形状逐渐形态化成第二边界或轮廓的几何形状的螺旋工具路径段。虽然各种形态化方法对于本领域技术人员是已知的，但是本发明寻求实现根据本发明的优选实施方案的特定的形态化方法，如下文所描述。

本发明的另一特定特征在于，在工具路径段中一直采用的切割工具的啮合角不固定，而是可以在工具路径段的路线上在预定最小啮合角和最大啮合角之间变化。这种啮合角的变化允许在工具路径段的路线上改变步距，并且因此使得工具路径段能够在两个通常不相似的几何形状之间形态化。术语“步距”在通篇用来指代螺旋工具路径段的顺序环之间的距离。应当领悟到，通过采用形态化螺旋工具路径段所达到的切割工具效率通常显著大于通过采用余摆线状工具路径段所达到的切割工具效率。还将领悟到，在适当情况下，大体接近最大啮合角的啮合角是优选的。

虽然理解到在工具路径段路线上采用变化的啮合角会具有由于对切割工具的变化的机械负荷和屑薄化导致的增加工具的磨损的不利影响，但是本发明的特定特征是，通过自动地、动态地调节进给速度而对应于变化的啮合角，大体补偿该不利影响。本发明的另一特定特征在于，在工具路径段的路线上啮合角逐渐变化，从而防止切割工具负荷的突然和急剧的变化，并且因此进一步降低切割工具的过度磨损。

现在返回用于加工类型I区域的收敛螺旋工具路径段的计算，一旦已经计算出内轮廓，在从区域的外边界到内轮廓向内成螺旋形的收敛螺旋工具路径段中包含的环的数量优选地如图4A所示那样计算。

如图4A所示，预定义密度的多个桥500各自从内轮廓502拉伸到外边界504。每个桥500的桥接点506初始地定义为桥500与外边界504的相交点。最短桥的长度除以最大步距通常等于可包含在该螺旋工具路径段中的环的最大数量。最长桥的长度除以最大步距通常等于必须包含在该螺旋工具路径中的环的最大数量。如上文所述的，基于又工具路径设计者提供的信息来确定最小啮合角和最大啮合角，所述角确定螺旋工具路径段的最小步距和最大步距。

应当理解的是，在任意方向上距能够由收敛螺旋工具路径段加工的内轮廓502的最远距离是包含在收敛螺旋工具路径段中的环数乘以最大步距。内轮廓502与外边界504之间的超过该距内轮廓最远距离的区域不能由收敛螺旋工具路径段加工出，并且因此优选地通过在收敛螺旋工具路径段加工之前进行修剪来加工。在通篇，术语“修剪”用来定义不能由最优螺旋工具路径段加工的区域的加工面积的计算。典型地，修剪后面积在螺旋工具路径段加工之前由余摆线状工具路径段加工出，或者通过加工将修剪后面积与区域的其余部分分离的分离通道以及随后单独通过螺旋工具路径段加工分离的修剪面积。

在通篇，参数‘n’将用于指定包含在螺旋工具路径段中的可能的环数，其中n是必须包含在螺旋工具路径段中的最小环数和可以包含在该螺旋工具路径段中的最大环数之间的数。

对于每个可能的n的值，加工外边界504与内轮廓502之间的区域所需的第一加工方法的第一工作时间是通过将加工螺旋工具路径段所需的时间和加工确定在外边界504与内轮廓502之间的全部修剪区域所需的时间求和来计算出的，如上所述的。包含在螺旋工具路径段中的最优环数被选为第一计算工作时间最短的n值。

在内轮廓被计算为以区域的面积的中心为中心的小圆的情况下，第二加工方法的第二工作时间通过将加工沿着连接外边界到内轮廓的最短桥延伸、进一步延伸贯通小圆且然后进一步沿着相对的桥延伸达到外边界的相对段从而将区域划分成两个独立的类型I区域的分离通道所需的工作时间和加工两个独立的类型I区域所需的工作时间求和来计算出的。在第二工作时间短于第一工作时间的情况下，第二加工方法优选于第一加工方法。

一旦选择了包含在收敛螺旋工具路径段中的最优环数，则修剪区域和用于去除修剪区域的工具路径按如上所述那样计算。随后，由修剪区域限定的新的外边界被计算，并且全部桥接点相应地更新而定位在新的外边界上。此后，如下计算螺旋工具路径段的实际路径：

初始地，第一桥52的桥接点510优选地被选为螺旋工具路径段514的第一螺旋点。第一桥512优选地被选择以最大化将切割工具移离其之前的位置所需的时间。螺旋工具路径段514的可能的第二螺旋点被选为第二桥516上的点，从第一桥512沿着切割工具的顺行方向紧邻第一桥512，该点沿着第二桥516距第二桥516的桥接点517的距离为第二桥516的长度除以包含在工具路径段514中的剩余环数。

对于可能的第二螺旋点，计算出切割工具通过遵从从第一螺旋点510到可能的第二螺旋点的螺旋工具路径段514而啮合材料的啮合角。在计算的啮合角在预定最小啮合角与最大啮合角之间的情况下，将可能的第二螺旋点选为第二螺旋点518，并且在第一螺旋点510与第二螺旋点518之间的新的线性子段520被添加到螺旋工具路径段514。

在啮合角小于预定最小啮合角的情况下，对于计的啮合角大致等于预定最小啮合角的第二螺旋点执行二进制搜索。在可能的第二螺旋点与第二桥516上的距第二桥516的桥接点517距离为最大步距的点之间执行二进制搜索。一旦发现第二螺旋点518，第一螺旋点510与第二螺旋点518之间的新的线性子段520被添加到螺旋工具路径段514。

在啮合角大于预定最大啮合角的情况下，对于计算的啮合角大致等于预定最大啮合角的第二螺旋点执行二进制搜索。在第二桥516的桥接点517与可能的第二螺旋点之间执行二进制搜索。一旦发现第二螺旋点518，则第一螺旋点510与第二螺旋点518之间的新的线性子段520被添加到螺旋工具路径段514。

在新的线性子段520与区域的内轮廓502相交的情况下，螺旋工具路径段514终止于相交点，可能产生大体邻近内轮廓502的一个或动感单独的未加工残留区域。对于每个这样的单独残留区域，如果单独残留面积的尺寸大于预定小尺寸，则它被计算为由余摆线状工具路径段加工。

在新的线性子段520与岛部交叉的情况下，螺旋工具路径段514的计算终止于相交点，计算壕沟以便在相交点处开始并且绕过岛部。尚未计算出工具路径的区域的其余部分被指定为待单独计算的新的类型I区域。

术语“壕沟”在通篇用于指代余摆线状工具路径段，其加工出大致邻近岛部而绕过岛部的通道，从而将岛部与需要加工的材料的其余部分分离。壕沟的宽度优选地至少为切割工具的半径的2.5倍，优选地至多为切割工具的半径的4倍。然而，这些值是预定义的，它们可以由工具路径设计者修改。本发明的特定特征在于，绕着岛部加工壕沟可操作以创建与原始区域相同类型的残留区域。当加工因此通常能够由通常比余摆线状工具路径段更高效的螺旋工具路径段加工的类型I区域或类型III区域时，这是特定值。

另外，加工壕沟而绕过岛部在防止加工区域的邻近岛部的两个前部形成方面是有效的，这可能在两个前部之间形成一个以上的长的窄的残壁。本领域技术人员公知的，窄的残壁的形成是不期望的，因为加工它们会导致破坏切割工具和/或工件。

一旦已经计算出第二螺旋点518，包含在工具路径段514的其余部分中的剩余环数被更新。应当理解的是，剩余环数可以是混合数。分别计算螺旋工具路径段514的其余部分的后续段，由此将第二螺旋点518指定为螺旋工具路径段514的其余部分的新的第一点，并且从第二桥516沿切割工具的顺行方向紧邻第二桥516的桥530被指定为新的第二桥。另外地，第二螺旋点518被指定为第二桥516的新的桥接点，并且重新计算待加工的其余区域。

类型II区域的加工计算如下：

初始地，螺旋加工时间计算为加工邻近类型II区域的全部闭合边缘的分离通道所需的加工时间与通过收敛螺旋工具路径段加工区域的其余区域所需的加工时间之和。另外，余摆线状加工时间被计算为通过余摆线状工具路径段加工整个类型II区域所需的加工时间。如果螺旋加工时间短于余摆线状加工时间，则分离通道被计算为邻近区域的全部闭合边缘，并且其余的分离区域被计算为由收敛螺旋工具路径段来加工。如果螺旋加工时间长于余摆线状加工时间，则余摆线状工具路径段计算如下：

区域的最长开放边缘被选为区域的“前部”。区域的外边界的其余部分被定义“阻挡边界”。起始端被选为前部的两端中的一端，由此当沿着从起始端到相对端的前部加工时，将得到顺铣工具路径。

如图4B所示，预定义密度的多个桥接线550各自从前部552朝向阻挡边界554跨区域拉伸。每个桥550的桥接点556初始地定义为每个桥550与前部552的相交点。选择起始端560和相对端562以使桥550沿切割工具的顺行方向从起始端560到相对端562排序。用于加工邻近前部552的具有大致等于最大步距的宽度的区域的单个开放的余摆线状工具路径段564是通过选择每个桥550上的适合的点且按照起始端560与相对端562之间的桥接线550的顺序互连适合点来计算的，如下：

初始地，起始端560优选地选为单个余摆线状工具路径段564的第一点。余摆线状工具路径段564的可能的第二点被选为从第一点560沿切割工具的顺行方向紧邻第一点560的第一桥554上的点，该可能的第二点距第一桥的桥接点572的距离为最大步距和第一桥554的长度中的较大者。在图示的图4B的实施例中，可能的第二点被计算为处于第一桥572和阻挡边界554的相交点574处。

对于可能的第二点，计算切割工具通过遵从从第一点到可能的第二点的切割工具路径而啮合材料的啮合角。在计算的啮合角在预定的最小啮合角与最大啮合角之间的情况下，可能的第二点被选为第二点，而第一点560与第二点之间的新的线性子段被添加到单个余摆线状切割工具路径段564。

在啮合角小于预定的最小啮合角的情况下，对于计算出的啮合角大体等于预定的最小啮合角的第二点执行二进制搜索。在可能的第二点与第一桥554上的沿着第一桥554距第一桥554的桥接点572距离为最大步距与第一桥554的长度中的较大者的点之间执行二进制搜索。一旦找到第二点，则第一点560与第二点之间的新的线性子段被添加到单个余摆线状切割工具路径段564。

在啮合角大于预定的最大啮合角的情况下，对于计算的啮合角大体等于预定的最大啮合角的第二点执行二进制搜索。在第一桥554的桥接点572与可能的第二点之间执行二进制搜索。一旦找到第二点，则第一点560与第二点之间的新的线性子段添加到单个余摆线状切割工具路径段564。

在图4B所示的实施例中，相交点574被选为第二点，并且第一点560与第二点574之间的新的线性子段580添加到单个余摆线状切割工具路径段564。

随后，单个余摆线状切割工具路径段564的其余部分的计算通过递归地执行经过排序桥550上上至选定的前部552的相对端562的适当点的工具路径子段的上述计算来实现。在单个余摆线状切割工具路径段564与岛部交叉的情况下，单个余摆线状切割工具路径段564在单个余摆线状切割工具路径段564和岛部的外边界的交叉点处被修剪，从而产生单个余摆线状切割工具路径段564的两个不相交的子段。这两个子段然后沿着岛部的朝向前部的外边界的部分连接，该部分是闭合边缘。

前述计算完成了用于加工类型II区域的对象的工具路径段的计算。在此点，待加工的类型II区域的其余部分被计算，并且用于加工类型II区域的其余部分的工具路径如上所述被递归地计算。应当理解，类型II区域的其余部分的加工需要将切割工具重定位到类型II区域的其余部分的前部的起始端。应当理解，重定位技术是本领域技术人员公知的。

现在提到用于类型III区域的加工的工具路径的计算，如上所述，当加工类型III区域时，发散螺旋工具路径是优选的。被计算为加工类型III区域的发散螺旋工具路径段是从最内轮廓经由多重嵌套内轮廓到外边界向外成螺旋形的工具路径段。嵌套的内轮廓计算如下：

第一嵌套内轮廓计算为在内部偏离区域的外边界一大体等于切割工具的1.5半径的距离的轮廓。然后，从第一嵌套内轮廓向内递归地计算额外的嵌套内轮廓，每个嵌套的内轮廓与在外部紧邻其的嵌套的内轮廓向内间隔开大致等于旋转切割工具的1.5半径的距离。最后的嵌套的内轮廓被计算为具有到轮廓上的至少一点比切割工具的1.5半径近的中心区域的轮廓。从最后的嵌套内轮廓向外，最内轮廓计算为具有大致小于切割工具的半径的半径且以最后的嵌套内偏移轮廓的中心区域为中心的小圆。

在最内轮廓在岛部的外边界内或者与岛部的外边界交叉的情况下，计算壕沟以绕过岛部，并且最内轮廓被重新计算为紧接在壕沟的外边界之外，使得最内轮廓不与任何其他岛部交叉。注意的是，弃掉与任何岛部的外边界交叉的嵌套的内轮廓。

一旦已经计算出嵌套的内轮廓，包含在将从最内轮廓到最后的嵌套内偏移轮廓向外成螺旋形的发散螺旋工具路径段中包含的环数优选地计算如下：

多个桥接线从最内轮廓拉伸到在外部紧邻其的下一内偏移轮廓。每个桥的桥接点初始地定义为桥与最内轮廓的交叉点。最短桥的长度除以最小步距提供了理论上能够包含在发散螺旋工具路径中的环数的理论最大值。最长桥的长度除以最大步距提供了加工最内轮廓与下一内偏移轮廓之间的整个区域所需的发散螺旋工具路径段中所必须包含的环数的绝对最小值。

应当理解的是，在任意方向上距发散螺旋工具路径段速所能达到的最内轮廓的最远距离是包含在发散螺旋工具路径段中的环数乘以最大步距。最内轮廓与下一内偏移轮廓之间的超过该最远距离的区域不能由发散螺旋工具路径段来加工，并且优选地通过在加工了发散螺旋工具路径段之后进行修剪来加工。

在通篇，参数n用于指定包含在螺旋工具路径段中的可能的环数，其中n是必须包含在螺旋工具路径段中的最小环数与能够包含在螺旋工具路径段中的最大环数之间的数。

对于每个可能的n值，加工最内轮廓与下一内偏移轮廓之间的区域所需的工作时间是通过将加工螺旋工具路径段所需的时间和加工如上所述被确定在最内轮廓与下一内偏离轮廓之间的全部修剪区域所需的时间进行求和来计算的。包含在螺旋工具路径段中的最优环值被选为计算工作时间最短的n的值。

一旦选择了包含在工具路径段中的环的最优值，则计算螺旋工具路径段的实际路径。初始地，第一桥的桥接点优选地被选为螺旋工具路径段的起始螺旋点。第一桥优选地被选择以最小化将旋转切割工具移离其先前位置所需的时间。螺旋工具路径段的可能的第二螺旋点被计算为第二桥上的从第一桥起沿切割工具的顺行方向紧邻第一桥的点，该点距第二桥的桥接点的距离为第二桥的长度除以包含在工具路径段中的剩余环数。

对于可能的第二螺旋点，计算切割工具通过遵从从第一螺旋点到可能的第二螺旋点的切割工具路径而啮合材料的啮合角。在计算的啮合角在预定的最小啮合角与最大啮合角之间的情况下，可能的第二螺旋点被选为第二螺旋点，并且将第一螺旋点与第二螺旋点之间的新的线性子段添加到螺旋切割工具路径段。

在啮合角小于预定的最小啮合角的情况下，对于计算的啮合角大致等于预定的最小啮合角的第二螺旋点执行二进制搜索。在可能的第二螺旋点与第二桥上的距第二桥的桥接点距离为最大步距的点之间执行二进制搜索。一旦找到第二螺旋点，第一螺旋点与第二螺旋点之间的新的线性子段添加到螺旋工具路径段。

在啮合角大于预定的最大啮合角的情况下，对于计算的啮合角大致等于预定的最大啮合角的第二螺旋点执行二进制搜索。在第二桥的桥接点与可能的第二螺旋点之间执行二进制搜索。一旦找到第二螺旋点，第一螺旋点与第二螺旋点之间的新的线性子段添加到螺旋工具路径段。

在新的线性子段与岛部交叉的情况下，螺旋工具路径段的计算终止于交叉点，其中计算壕沟以开始并绕过岛部。尚未计算工具路径的区域的其余部分被指定为待单独计算的新的类型III区域。

在新的线性子段与下一内偏移轮廓交叉的情况下，计算发散螺旋工具路径段的额外的环，并且额外环的位于下一内偏移轮廓内的部分限定了发散工具路径段与下一内偏移轮廓之间的一个以上的未计算残留区域，该残留区域分别计算为类型II区域，优选地采用余摆线状工具路径段。额外环的在下一内偏移轮廓内的部分沿着下一内偏移轮廓连接而形成连续环，该连续环是发散螺旋工具路径段的最后的环。

一旦已经计算出第二螺旋点，重新计算待包含在工具路径段中的剩余环数，并且递归地计算螺旋切割工具路径段的后续段，由此第二螺旋点被指定为螺旋工具路径段的其余部分的新起始点，并且从第二桥起沿切割工具的顺行方向紧邻第二桥的桥被指定为新的第二桥。另外，第二螺旋点被指定为第二桥的新桥点，并且重新计算待加工的其余区域。

随后，对于该区域的其余部分计算发散螺旋工具路径的其余部分是通过递归地经过最后的嵌套内偏移轮廓与区域的外边界之间的嵌套内轮廓的后续连续对执行发散螺旋工具路径段的前述计算来实现的。

应当理解的是，上文所述的工具路径的全部计算产生了分段线性工具路径。在分段线性工具路径不适合由特定CNC机器加工特定工件的情况下，可以计算分段线性工具路径的平滑近似。这些近似方法是本领域技术人员公知的。

现在返回图1D的图示实施例，截面116初始地被确定为包括多个凸起的类型I区域。因此，在工件的外边界与计算的内轮廓之间计算发散螺旋工具路径段，作为初始工具路径段。计算优选地以螺旋工具路径段的计算开始，螺旋工具路径短的计算从恰在截面116周边外的选定位置开始。在该上下文中参考图1E-1和图1E-2，这些是相应的被对象100的轮廓121覆盖的原材料114的等距视图和俯视图，其中初始螺旋工具路径段通常由附图标记122来指代。值得注意的是，螺旋工具路径由实线来指示，其代表了旋转切割工具的中心，其截面范围由图1E-2中的附图标记124来指示。选定位置，此处由附图标记126来指示，优选地选择以最小化将旋转切割工具从其先前位置移离所需的时间。

在图1E-1和图1E-2所示的实施例中，初始工具路径段是如上文所述计算的收敛螺旋段。如图1E-1和图1E-2所示，促使螺旋工具路径段122最终在交叉点130处与岛部105交叉，在该交叉点130处，螺旋工具路径段122终止。如图1F-1和图1F-2所示，计算绕过岛部105的壕沟132。

如图1F-1和图1F-2所示，壕沟132的内边界134被计算为大致与岛部105的外边界并排。将理解的是，在岛部105与壕沟的内边界134之间保留了窄的偏差，这可以在后来阶段进行精加工。壕沟132的外边界135被计算为与内边界134偏移壕沟宽度。

如图1F-1和图1F-2所示，壕沟132的外边界136在点138和139处与岛部107交叉。因此，计算额外的壕沟140以绕过岛部107，由此壕沟132和140接合而形成绕过岛部105和107的一个连续壕沟。如图1F-1和图1F-2清楚地所示，初始螺旋工具路径段122以及绕过岛部105和107的后续壕沟132和140的组合限定了由附图标记142指代的新的类型I区域。

区域142包括多个岛部109、111和113。如图1F-1和图1F-2清楚地所示，在区域142中检测到瓶颈150。因此，如图1G-1和1G-2所示，在瓶颈150的位置处计算分离通道152，其有效地将区域142划分成由附图标记154和156指代的两个独立的类型I区域。

现在转到图1H-1和1H-2，其中显示，初始地，计算区域154的螺旋工具路径段，同时延缓区域156的计算。如图1H-1和1H-2所示，选择起始点160并且螺旋工具路径段162大致沿着区域154的外边界从初始点160延伸，直到在交叉点164处与岛部109交叉，在该交叉点处螺旋工具路径段162终止。如图1I-1和1I-2所示，计算绕过岛部109的壕沟106。区域154的其余部分被确定由类型I区域，由附图标记170指代。

区域170包括岛部111和113。如图1I-1和1I-2清楚地所示，在区域170中检测到瓶颈172。因此，如图1J-1和1J-2所示，在瓶颈172的位置处计算分离通道174，有效地将区域170划分成由附图标记176和178指代的两个独立的类型I区域。

现在转到1K-1和1K-2，其显示出，初始地，计算用于加工区域176的螺旋路径，延缓区域178的计算。如图1K-1和1K-2，所示，区域176不包括任何岛部，因此计算收敛螺旋工具路径段以加工区域176，区域176的内边界是半径大致小于工具的半径且以区域176的中心区域为中心的小圆177。

随后，计算用于区域178的螺旋工具路径段。如图1L-1和1L-2所示，选择起始点180，并且螺旋工具路径段182大致沿着区域178的外边界从初始点180延伸，直到在交叉点184处与岛部111交叉，在该交叉点184处螺旋工具路径段182终止。如图1M-1和1M-2所示，计算绕过凸起110的壕沟186。

应理解的是，在壕沟的外边界别计算为紧接近包括壕沟的类型I区域的外边界的情况下，计算壕沟的局部加宽以防止在壕沟与区域的外边界之间形成窄的残壁。本领域技术人员公知的是，窄的残壁的形成是不期望的，因为加工它们会导致损坏切割工具和/或工件。

从图1M-1和1M-1所看到的，壕沟186的外边界被计算为紧接近区域178的外边界。因此，壕沟186沿着窄的残壁区域189局部加宽而达到区域178的外边界，其中在没有该加宽的情况下窄的残壁将形成在壕沟186与区域178的外边界之间。局部加宽的壕沟186将区域178划分成由附图标记190和192指代的两个独立的类型I区域。

现在转到图1N-1和1N-2，其显示出，初始地，计算区域190，同时延缓区域192的计算。如图1N-1和1N-2所示，确定由标记196和198指代的区域190的两个修剪区域。计算区域196和198，以便在通过螺旋工具路径段加工区域190的其余部分之前，通过余摆线状工具路径段来加工。

区域190的其余部分不包括任何岛部，因此计算收敛螺旋工具路径段以加工区域190的其余部分，内边界是其半径大致小于工具的半径且以区域190的其余部分的中心区域为中心的小圆191。

随后，计算用于区域192的螺旋工具路径段。如图1O-1和1O-2所示，通过修剪来确定由编辑哦i200指代的区域192的一个区域。计算区域200以便在螺旋工具路径段加工区域192的其余部分之前由余摆线状工具路径段加工。

另外，如图1P-1和1P-2所示，由标记202知道的区域192的额外区域通过修剪来确定。然而，计算区域202将作为单独的类型I区域被更高效地加工。因此，计算将区域192的其余部分划分成由标记202和214指代的两个类型I区域的分离通道210。区域202不包括任何凸起，因此，如图1Q-1和1Q-2所示，计算收敛螺旋工具路径段以加工区域202，内边界是其半径大致小于工具的半径且以区域202的中心区域为中心的小圆213。

计算出加工分离通道210和加工作为类型I区域的区域202得到比通过余摆线状工具路径段对区域202的加工时间短的加工时间。

现在转到图1R-1和1R-2，显示出区域214包括一个岛部113，该岛部大致居中地定位在区域214内。因此，计算收敛螺旋工具路径段216以加工区域214，内边界大致与岛部113的外周边并排。如图1R-2所示，螺旋工具路径段216最终在交叉点218处与岛部113交叉，在该点处螺旋工具路径段216终止。应当理解，在加工段216之后，仍存在由余摆线状工具路径段加工的邻近岛部113的一个以上的类型II区域。

现在转到图1S-1和1S-2，其中显示出，计算区域156的加工。如图1S-1和1S-2所示，通过修剪来确定由标记230指代的区域156的修剪区。优选地计算区域230以便由余摆线状工具路径段加工，然后计算区域156的其余部分以便由螺旋工具路径段加工。

将理解的是，上述的计算构成了用于作为加工对象100中的第一阶段的第一步降的加工的工具路径的计算。在通篇，术语“步降”用于描述恒定深度处的单一加工阶段。如图1C所示，对象100的完全加工需要三个步降。因此，随后且类似于上述的计算，工具路径设计者计算第二步降119的加工且此后计算第三步降120的加工，从而完成对象100的整体粗加工。优选地，后续步降之间的垂直距离大致在切割工具直径的1倍和4倍之间。

将理解的是，在工件粗加工之后，计算其余粗加工的额外阶段，这减少了由于在对象100的斜面上一系列步降所产生的大的残留台阶。

现在参考图2A-2L-2，这些图示出了根据本发明的优选实施方案的另一工具路径的计算。图2A和2B分别是作为能够根据本发明制作的对象的另一实施例的对象400的等距视图和俯视图。对象400的构造被选择以图示出本发明的额外的各个特定特征。值得注意的是，可以根据本发明的优选实施方案来制作能够由常规3轴加工工具加工的任何适合的三维对象。

如图2A和2B所看到的，看出对象400具有大致平面底部402，此处由附图标记404指代的一个凸起从平面底部402延伸出。图2C示出了由对象400的截面420覆盖的原材料410。截面420的特征在于具有外边界422和在截面420的深度处对应于凸起404的截面的岛部405。

在图2C所示的实施例中，截面420初始地被确定为包括一个岛部405的类型III区域424。如上所述，在区域424与外边界422与区域424的最内轮廓之间计算多个嵌套的偏移轮廓。初始地计算最内轮廓以与岛部405的外边界重叠。因此，如图2D-2和2D-所示，计算壕沟428以绕过岛部405，并且计算最内轮廓430以在壕沟428的外边界的紧邻外部。

如图2D-1和2D-2所示，最内轮廓430和在最内轮廓430之外的嵌套的内轮廓440限定了类型III区域442。如图2E-1和2E-2所示，初始地计算发散工具路径段442以在最内轮廓430与嵌套的内轮廓440之间向外成螺旋形，从容产生两个残留区域444和446。如图2F-1和2F-2所示，计算残留区域444以通过采用余摆线状工具路径段而作为类型II区域被加工。类似地，如图2G-1和2G-2所示，计算残留区域446以通过采用余摆线状工具路径段而作为类型II区域被加工。

现在转到图2H-1和2H-2，显示出计算发散螺旋工具路径段以加工限定在嵌套的内轮廓440与嵌套的内轮廓450之间的类型III区域448。随后，如图2I-1和2I-2所示，类似地计算发散螺旋工具路径段以加工限定在嵌套的内轮廓450与嵌套的内轮廓460之间的类型III区域452。

现在转到图2J-1和2J-2，显示出计算发散工具路径段以加工限定在嵌套的内轮廓460与外边界422之间的类型III区域468，从而产生两个残留区域470和472。如图2K-1和2K-2所示，计算残留区域470以通过采用余摆线状工具路径段而作为类型II区域来加工。类似地，如图2L-1和2L-2所示，计算残留区域472以通过采用余摆线状工具路径段而作为类型II区域被加工，从而完成对象400的加工的计算。

现在参考图5，该图是初始工件600、根据本发明的优选实施方案由工件形成的加工对象602和由加工对象生产的成品对象604的简化组合绘图和剖面图。在图示的实施方案中，初始工件600显示为诸如例如工具钢、模具钢或钛的金属块。加工对象602被看作粗加工对象，其利用在本发明范围之外的技术来进行精加工而生产出成品对象604。

为简化说明，在工件600中，在加工对象602中，以及在成品对象604中，定义了共同的垂直轴Z。

图5的加工对象602典型特征在于，其是大致盘形对象，通常为非圆形对称，且典型地具有非均匀斜面边缘。

更具体地，参考图示的加工对象602和成品对象604：

在沿着Z轴的至少给定高度处的边缘的斜面构造在沿着边缘的不同方位的位置处变化；以及

边缘的斜率在至少一个给定方位上在沿着Z轴的不同高度处变化。

将理解的是，可以根据本发明的实施方案来生产加工对象，其中仅存在这些特征中的仅一个或不存在这些特征中的任一个。为了说明的目的，已经选择了加工对象602和成品对象604的形状来图示这两个特征。

下文参考图6-12C描述的本发明的方法是用于生成控制计算机数控铣床由具有Z轴的工件制作加工对象的计算机实现系统和方法，加工对象被构造为利于后续精加工为成品对象。图示的该方法的实施方案包括以下步骤：

限定所述成品对象的表面；

限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；

限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及

计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：

所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及

选择在沿着所述Z轴的多个高度处所述工件中的多个递升切口的数量和在所述多个递升切口中的每一个中切割的面积从而大体最小化在所述切割期间从所述工件去除的工件材料量，同时确保所述加工对象的由所述多个递升切口产生的所述表面均位于由所述偏差表面限定的所述内限制表面与由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间。

在另一方面，该系统和方法提供以下：限定所述成品对象的表面；

限定所述成品对象的表面；

限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；

限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及

计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：

所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及

是否在所述多个递升切口中的每一个的每个高度处的给定位置切割所述工件的决策是在所述给定位置处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数。

在另外的方面中，该方法和系统提供：

限定所述成品对象的表面；

限定偏差表面，所述偏差表面在所述成品对象的所述表面之外且与所述成品对象的所述表面分隔开偏差距离，所述偏差表面限定了所述加工对象的内限制表面；

限定扇形表面，所述扇形表面在所述偏差表面之外且与所述偏差表面分隔开扇形距离，所述扇形表面限定所述加工对象的外限制表面；以及

计算用于在沿着所述Z轴的多个高度在所述工件中产生多个递升切口的所述计算机数控铣床的工具路径，所述工件中的所述多个递升切口产生所述加工对象，其中：

所述加工对象的由所述多个递升切口产生的表面均位于由所述片擦表面限定的所述内限制表面和由所述扇形表面限定的所述外限制表面之间；以及

做出的关于所述多个递升切口中的每一个在哪个高度的决策是在所述成品对象上的各位置处在所述给定高度处所述成品对象的要求非垂直斜坡的函数。

现在参考图6，该图是根据本发明的优选实施方案的图5的加工对象602的简化注释绘图，在此处由字母A和B指代的截面放大中显示出在分别由A和B指代的两个在方位上相互分开的位置处的典型的成品对象表面、偏差表面和扇形表面轮廓。

图6被注释以显示出三个相互平行的曲线：

第一曲线，此处指定为成品对象表面曲线610，其代表了通过在本发明范围之外的精加工技术由加工对象602生产的成品对象的预期壁面；

第二曲线，此处指定为表面偏差曲线620，在三个维度上平行于成品对象表面曲线610，其代表了距成品对象表面曲线610的偏差距离，指示出在加工对象602上所必须保留而超过成品对象表面曲线610的材料的最小厚度；

第三曲线，此处指代为扇形表面曲线630，其在三个维度上平行于成品对象曲线610和表面偏差曲线620，其代表了距表面偏差曲线620的最大扇形距离，限定了在加工对象602上能够保留而超过表面偏差曲线的金属的最大厚度。

在典型的情况下，成品对象表面曲线610与表面偏差曲线620之间的分离度是几毫米，且表面偏差曲线620与扇形表面曲线630之间的分离度是成品对象表面曲线610与表面偏差曲线620之间的分离度的10％至50％。扇形容差典型地是表面偏差曲线620与扇形表面曲线630之间的分离度的10％至30％。

成品对象表面曲线610典型地通过对象设计者来选择。成品对象表面曲线610、表面偏差曲线620与扇形表面曲线630之间的分离度，以及扇形容差通常由计算机化工具路径工艺师采用本发明的实施方案对计算机加工工具进行工具路径编程来选择。

计算机化工具路径工艺师在选择成品对象表面曲线610、表面偏差曲线620与扇形表面曲线630之间的前述分离度以及扇形容差时所使用的标准是公知的。

现在另外参考图7，该图是图5的初始工件600的简化绘图图，其中显示出初始深切口650且还以A和B分别指定的放大部来显示出叠加在工件600上的图6的对应的放大部A和B，具有初始深切口650。在图示的实施方案中，初始深切口650是周向的，将意识到不一定是这种情况。

初始周向深切口650限定了深切口底面652、周向深切口边缘壁面654以及交叉曲线656，该交叉曲线656代表了深切口底面652与周向深切口边缘壁面654之间的交叉。

根据本发明的优选实施方案，一旦表面偏差曲线620和扇形表面曲线630已经建立，则对于图7所示的初始深切口650生成工具路径。该工具路径显示在图8中且由附图标记660指代。工件600的外侧边缘由附图标记680指代。

此后，根据本发明的优选的实施方案，优选地顺序地且整体从由初始深切口650限定的深切口底面652向上，生成用于切入工件的边缘壁654的切割步骤的工具路径。这些整体向上的切口台阶在此称为“递升切口”且从图7所示的工件变换成图5的加工对象602。

现在在该背景下另外地参考图9A、图9B和图9C，这些图是根据本发明的优选实施方案的叠加在具有深切口650的工件600上的图6的相应的放大部A和B中的尤其是对应的注释剖面图的简化剖面图，因为它们出现在图7和图8中且分别显示出第一、第二和第三递升切口。

现在将参考图9A详细描述第一递升切口的高度的计算的优选方法：

初始地，对于由图7和图8所示的初始深切口650限定的、在底部652与边缘壁654的交叉处全部沿着曲线656稠密分布的在方位上相互分离的点682的集合，第一台阶自计算初始深切口的底部的高度如下：

对于点682的集合中的每一个点，平行于Z轴且沿着边缘壁654的虚拟垂直线684构造为延伸穿过点682且在点686处与扇形表面曲线630交叉。交叉点686的高度被记录；以及

对于全部沿着边缘壁654的周向的点的集合中的每个点682，取虚拟垂直线684与扇形表面曲线630的交叉点686的高度；将其中全部中的交叉点的最低高度选为第一台阶高度且被确定为沿着线684的点且由附图标记688指代。沿着边缘壁654的周向的全部点688延伸的曲线由附图标记689指代。

接着，沿着由边缘壁654表示的初始深切口的周向的方位毗邻区域将要被切低至由点688表示的高度的判定实施如下：

在由点688表示的第一台阶高度处垂直于共同垂直轴线A穿过图7、图8、图9A、图9B和图9C的工件取虚拟切片且虚拟切片显示为在图9A、图9B和图9C中指代为690的水平线；

确定在高度690处的点688与扇形表面曲线630之间的法向距离692；

如果距离692小于扇形容差，则点682被标记为“良好切割”点，此处由图10A的字母Y指代，其中扇形容差是预定值。否则，该点682被标记为“无切口”点，此处由图10A中的字母N指代。

一旦全部的点682已经被分类为Y点或N点，如图10A所看到的，则进行短“无切口”间隙消除工艺，其中小于预定数量的点(典型地为4个点)的“无切口”点682的序列被再分类为“良好切割”点，其中点的数量典型地在大的加工对象中为数万个。图10A指示出该短的“无切口”间隙及其再分类，图10B示出了再分类的点序列。

对于至少4个毗邻的“良好切割”点的每个序列，方位切割区域700被定义为如图10C所示，并且对于至少4个毗邻的“无切口”点的每个序列，方位非切割区域702被定义为如图10C所示。

将理解的是，在指示对应于图10B中的每个“良好切割”点682的切割区域700的宽度的、在由水平线690表示的高度处垂直于Z轴的平面中的切割深度是通过曲线689与由水平线690限定的平面与偏差表面620的交叉之间的分离度来确定的。由水平线690限定的平面与偏差表面620的交叉是由附图标记720指代的曲线且限定了第二台阶向前边缘壁722的底部和位于高度690处的第一台阶底面724的边缘。

进一步理解的是，切割区域700优选地别加工为半开区域，如上文参考图4B所描述的。

现在将参考图9B详细描述第二递升切口的高度的计算：

初始地，对于全部沿着曲线720稠密地分布的在方位上相互分离的点732的集合计算台阶距第一台阶底面724的高度如下，该高度表示第二台阶的高度，曲线720表示第二台阶边缘壁722与第一台阶底面724的交叉，如图9B和9C所示：

对于点732的集合中的每一个点，平行于Z轴且沿着第二台阶边缘壁722的虚拟垂直线734被构造为延伸穿过点732且在点736处与扇形表面曲线630交叉。交叉点736的高度被记录；

对于全部沿着第二台阶边缘壁722的周向的点的集合中的每个点732，取虚拟垂直线734与扇形表面曲线630的交叉点736的高度；来自全部交叉点中的交叉点的最低高度被选为第二台阶高度且被确定为沿着线734的点且由附图标记738指代。延伸通过沿着第二台阶边缘壁722的周向的全部点738的曲线由附图标记739指代。

在点738表示的第二台阶高度处通过图7、图8、图9A、图9B和图9C的工件取虚拟水平切片，并且虚拟水平切片显示为图9B和图9C中的指代为740的水平线；

在高度740处点738与扇形表面曲线630之间的法向距离741被确定；

如果法向距离741小于扇形容差，则点732被标记为“良好切割”点，此处由图11A中的字母Y来指代，该扇形容差是预定值。否则，该点732被标记为“无切口”点，此处由图11A中的字母N来指代。

一旦全部的点732已经被分类为Y点或N点，如图11A所看到的，则进行短“无切口”间隙消除工艺，其中小于预定数量的点(典型地为4个点)的“无切口”点732的序列被再分类为“良好切割”点，其中点的数量典型地在大的加工对象中为数万个。图11A指示出该短的“无切口”间隙及其再分类，图11B示出了再分类的点序列。

对于至少4个毗邻的“良好切割”点的每个序列，方位切割区域742被定义为如图11C所示，并且对于至少4个毗邻的“无切口”点的每个序列，方位非切割区域744被定义为如图11C所示。

将理解的是，在指示对应于图11B中的每个“良好切割”点732的切割区域742的宽度的、在由水平线740表示的高度处垂直于Z轴的平面中的切割深度是通过曲线739与由水平线740限定的平面与偏差表面620的交叉之间的分离度来确定的。由水平线740限定的平面与偏差表面620的交叉是由附图标记750指代的曲线且限定了第三台阶向前边缘壁752的底部和位于高度740处的第二台阶底面754的边缘。

进一步理解的是，切割区域742优选地别加工为半开区域，如上文参考图4B所描述的。

现在将参考图9C详细描述第三递升切口的高度的计算：

初始地，对于全部沿着曲线750稠密地分布的在方位上相互分离的点762的集合计算台阶距第二台阶底面754的高度如下，该高度表示第三台阶的高度，曲线750表示第三台阶边缘壁752与第二台阶底面754的交叉，如图9B和9C所示：

对于点762的集合中的每一个点，平行于Z轴且沿着第二台阶边缘壁752的虚拟垂直线764被构造为延伸穿过点762且在点766处与扇形表面曲线630交叉。交叉点766的高度被记录；以及

对于全部沿着第三台阶边缘壁752的周向的点的集合中的每个点762，取虚拟垂直线764与扇形表面曲线630的交叉点766的高度；来自全部交叉点中的交叉点的最低高度被选为第三台阶高度且被确定为沿着线764的点且由附图标记768指代。延伸通过沿着第三台阶边缘壁752的周向的全部点768的曲线由附图标记769指代。

在点768表示的第三台阶高度处通过图7、图8、图9A、图9B和图9C的工件取虚拟水平切片，并且虚拟水平切片显示为图9C中的指代为770的水平线；

在高度770处点768与扇形表面曲线630之间的法向距离771被确定；

如果法向距离771小于扇形容差，则点762被标记为“良好切割”点，此处由图12A中的字母Y来指代，该扇形容差是预定值。否则，该点762被标记为“无切口”点，此处由图12A中的字母N来指代。

一旦全部的点762已经被分类为Y点或N点，如图12A所看到的，则进行短“无切口”间隙消除工艺，其中小于预定数量的点(典型地为4个点)的“无切口”点762的序列被再分类为“良好切割”点，其中点的数量典型地在大的加工对象中为数万个。图12A指示出该短的“无切口”间隙及其再分类，图12B示出了再分类的点序列。

对于至少4个毗邻的“良好切割”点的每个序列，方位切割区域772被定义为如图12C所示，并且对于至少4个毗邻的“无切口”点的每个序列，方位非切割区域774被定义为如图12C所示。

将理解的是，在指示对应于图12B中的每个“良好切割”点762的切割区域772的宽度的、在由水平线770表示的高度处垂直于Z轴的平面中的切割深度是通过曲线739与由水平线770限定的平面与偏差表面620的交叉之间的分离度来确定的。由水平线770限定的平面与偏差表面620的交叉是由附图标记780指代的曲线且限定了第四台阶向前边缘壁782的底部和位于高度770处的第三台阶底面774的边缘。

进一步理解的是，切割区域772优选地别加工为半开区域，如上文参考图4B所描述的。

前面的过程继续直至已经计算出到达工件600顶部的递升切口。一旦已经完成了全部的递升切口计算，要加工各个半开切口区域的顺序由已知的技术和方法的应用来确定，这在本发明的范围之外。

将理解的是，递升切口区域的计算的前述方法具有至少以下有益的结果：

大体确保加工对象602不包括延伸超过指定扇形表面的材料；以及

大体确保工件600的递升加工不非必要地去除次啊了，该去除不是指定扇形表面所要求的。

现在参考图13，该图是根据本发明的优选实施方案的作为可用主轴功率的函数的轴向切口深度和步距的简化的部分符号、部分绘图的图示。

下面参考图13所描述的本发明的方法是用于生成控制计算机数控铣床来由工件制作对象的命令的自动化计算机实现方法。在图示的本发明的实施方案中，该方法包括以下步骤：

确定所述计算机数控铣床的可用主轴功率；

利用计算机自动选择切口的最大深度和宽度，切口的最大深度和宽度是所述计算机数控铣床的至少所述可用主轴功率的函数；以及

相对于所述工件配置工具的工具路径，其中所述工具路径包括多个工具路径层，所述多个工具路径层的最大厚度和切口宽度对应于所述最大深度和切口宽度。

图13示出了具有四个不同级别的可用主轴功率的四个典型的铣床。例如，铣床800是具有50KW主轴的Makino A99铣床；铣床810是具有30KW主轴的Makino A88e铣床；铣床820是具有15KW主轴的Haas VF2铣床；铣床830是具有5.5KW主轴的MUGA Center R45-30；

为了说明的目的，假设相同的工件，典型地为钢块850，具有300mm乘30mm乘150mm的典型尺度，通过铣床800，810，820和830中的每一个加工而生产出相同的加工对象860。为简化起见，块850和加工对象860显示与铣床的尺寸不成比例。

如图13所看到的，具有相对高的主轴功率的铣床800在单个步骤中中从块850去除材料且遵从了具有最大步距的工具路径，典型地步距为3mm。这显示在加工阶段862，且示意性地显示工具路径且功率由附图标记864指代。

如从图13中进一步看到的，具有中等主轴功率的铣床810可以在两个替代程序中的一个中从块850去除材料。在这些替代程序中的第一个程序中，铣床810在单个步骤中从块850去除材料且遵从了具有中间步距(典型地为1.8mm)的工具路径。这显示在加工阶段866，且示意性地显示工具路径且功率由附图标记868指代。

在该替代程序中的第二程序中，铣床810在两个步骤中从块850去除材料且遵从了具有最大步距(典型地为3mm)的工具路径。这显示在加工阶段870和872，且示意性地显示工具路径且功率由附图标记874指代。

如图13中另外看到的，具有低主轴功率的铣床820在两个步骤中从850去除材料且遵从了具有中间步距(典型地为1.8mm)的工具路径。这显示在加工阶段876和877，且示意性地显示工具路径且功率由附图标记878指代。

如图13中进一步看到的，具有极低主轴功率的铣床830在两个步骤中从块850去除材料且遵从了具有低步距(典型地为0.9mm)的工具路径。这显示在加工阶段880和882，且示意性地显示工具路径且功率由附图标记884指代。

将理解的是，图13的前述说明仅为本发明的实施方案的功能的示例，而且诸如进给速度和每分钟转数的额外参数可另外地作为主轴功率的函数而变化。

现在参考图14，该图是根据本发明的优选实施方案的用于加工具有薄壁的对象的工具路径的简化绘图。

下文参考图14所描述的本发明的实施方案提供了用于生成控制计算机数控铣床由工件制作具有相对薄的壁的对象的自动化计算机实现系统和方法。如图所示，该系统和方法包括利用计算机自动选择具有以下功能特征的工具路径：

初始地在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值下加工所述工件以在预期相对薄的壁的位置具有相对厚的壁；

将所述相对厚的壁的高度减至所述预期相对薄的壁的预期高度；以及此后

通过在切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值下加工所述工件来减小所述厚壁的厚度，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个。

为说明的目的，假设工件(典型地为钢块900)具有220mm乘120mm乘60mm的典型尺度，被加工成生产出加工对象902，该加工对象902具有内套件904，每个内套件的尺度为100mm乘100mm乘30mm，以具有1mm厚度和30mm高度的薄壁906分开。

在加工阶段910，遵从工具路径912，生成出覆盖薄壁906的位置的初始切口914且具有比薄壁906的预期厚度大的宽度。

此后，在加工阶段920，遵从工具路径922，生产出对应于内套件904的两个切口924。

此后，在加工阶段930，遵从工具路径932，生产出限定906的上部的两个切口934。

此后，在加工阶段940，遵从工具路径942，生产出限定了薄壁906的下部的两个切口944、下方切口934。

最后，在加工阶段950，遵从工具路径952，将加工对象902的高度减至薄壁906的高度。

现在参考图15，该图是根据本发明的优选实施方案的作为工具悬突的函数的诸如进给速度、每分钟转数、轴向切口深度和步距的铣削攻击性的示例性选择的简化的部分符号化、部分绘图的图示。仅为了简要的目的，作为工具悬突的函数的步距图示在图15中。

下文参考图15描述的本发明的实施方案提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现方法。在图示的实施例中，该系统和方法包括以下：

确定用于所述计算机数控铣床的工具的工具悬突程度；

利用计算机自动选择作为所述工具悬突的函数的工具路径，所述工具路径具有以下特性：

对于第一工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第一最大值的工具路径；以及

对于比所述第一工具悬突大的第二工具悬突，选择具有切割深度、切割宽度、切割速度和切割进给的第二最大值的工具路径，所述第二最大值中的至少一个小于所述第一最大值中的对应一个。

图15示出了工件，典型地为钢块954，具有300mm乘300mm乘150mm的典型尺度，其由两个铣削工具955和956中的每一个加工以生产出相同的加工对象957。为了清晰，块954和加工对象957显示出与铣削工具955和956的尺寸不成比例。

如图15所示，具有相对长(典型地为150mm)的工具悬突的铣削工具955遵从具有相对小步距(典型地为1.5mm)的工具路径来从块954去除材料。这显示在加工阶段958中，工具路径示意性地示出且由附图标记959指代。

如图15中进一步看到的，具有相对短(典型地为60mm)的工具悬突的铣削工具956遵从具有相对大的步距(典型地3mm)的工具路径来从块954去除材料。这显示在加工阶段960中，工具路径示意性地示出且由附图标记961指代。

现在参考图16，该图是根据本发明的另一优选实施方案的加工功能的简化绘图。

下文参考图16描述的本发明的实施方案提供了用于生成控制计算机数控铣床来制作具有半开区域的对象的命令的自动化计算机实现方法和系统。在图示的本发明的实施方案中，该方法和系统包括以下：

利用计算机来估计利用大致余摆线型工具路径来加工所述半开区域的第一加工时间；

利用计算机来估计利用大致螺旋形工具路径来加工所述半开区域的第二加工时间；以及

利用计算机来自动选择具有较短加工时间的工具路径类型。

为了说明的目的，假设工件，典型地为钢块962，具有150mm乘120mm乘50mm的典型尺度，该工件被加工而生产出具有140mm乘100mm乘20mm的尺度的半开套件964的加工对象963。

在加工阶段970，遵从工具路径972，生产出得到闭合套件976的初始切口974。本发明的该实施方案的特定特征在于，系统初始地加工工件以限定几何结构，此处为闭合套件，这不同于期望的最终几何结构，此处为半开套件。这具有的优点在于其使得能够利用螺旋工具路径只要完成套件的加工。

此后，在加工阶段980，遵从工具路径982，生产出延伸贯通壁986的相互分隔的通道984，这将闭合套件976与工件的边缘分离。本发明的该实施方案的特定特征在于，该系统初始在最终被去除的壁中加工通道。

此后，在加工阶段990中，遵从工具路径992，在切换通道984之后去除剩余在壁986中的块994，并且因此限定半开套件964。

现在参考图17，该图是根据本发明的优选实施方案的加工具有沙漏型通道的对象的工具路径的简化绘图图示。

下文参考图17所描述的本发明的实施方案提供了用于生成控制计算机数控铣床声制作对象的命令的自动化计算机实现系统和方法，该对象具有在其两端开放的通道且包括中间最窄部分。在本发明的图示的实施方案中，该方法包括：利用计算机自动选择具有第一和第二工具路径部分的工具路径类型，第一和第二工具路径部分中的每个开始于通道的不同开口端，第一和第二工具路径部分在中间最窄部分处会和。

为了说明的目的，假设工具，典型地为钢块1000，具有150mm乘120mm乘50mm的典型尺度，该工具被加工而生产出具有在其两端开口的沙漏型通道1004的加工对象1002。

在加工阶段1006，遵从了工具路径1008，生成出初始切口1010，得到向内成锥形的半开套件1012。

此后，在加工阶段1016，遵从工具路径1018，生产出另外的切口1020，得到在窄点与套件1012接合且与其限定了在其两端开口的沙漏型通道1004的向内成锥形的半开套件1022。

本发明的该实施方案的特定特征在于，该系统在多个阶段加工出通道，使得薄壁加工发生在通道的最小宽度点处。

现在参考图18，giant图是基于用于最大切割深度的最优切割条件而计算的用于加工对象的工具路径和用于切割部分的工具路径的简化绘图，切割部分涉及到在小于最大切割深度处切割基于优化而在小于最大切割深度的深度处切割的修改后切割条件来计算。

下文参考图18描述的本发明的实施方案提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现系统和方法，所述制作涉及到在至少第一和第二不同最大切口深度处切割工件，其中所述第一最大切口深度大于所述第二最大切口深度。在本发明的图示实施方案中，该方法包括：利用计算机自动选择具有对应的切割宽度、切割速度和切割进给的第一和第二最大值的至少第一和第二工具路径，至少一个所述第二最大值大于对应一个所述第一最大值。

为了说明的目的，假设工件，典型地为钢块1200，该工具具有典型尺度150mm乘120mm乘50mm，该工件被加工以生产出具有半开套件1024的加工对象1202，该半开套件具有突出部分1206。

在加工阶段1210，遵从工具路径1212，生产出初始切口1214，得到半开套件1216。工具路径1212具有相对小的步距，典型地为1.5mm。

此后，在加工阶段1220，遵从工具路径1222，生产出切口1224，得到半开突出部分1226。工具路径1222具有相对大的步距，典型地为3mm。

本发明的该实施方案的特定特征在于，该系统调节切割条件以确保由铣削工具经受的机械负荷处于大体恒定的最优值。

现在参考图19A，图19B和图19C，这些图是根据本发明的优选实施方案的三个替代工具重定位从一个工具路径的末尾到同一套件中的后续工具路径的开始的简化图示。为清晰的目的，图19A、19B和19C中的每一个均包括绘图的视图和俯视图。

下文参考图19A-19C描述的本发明的实施方案提供了用于生成控制计算机数控铣床制作对象的命令的自动化计算机实现系统和方法，其中对象的制作涉及到计算需要沿着可选重定位路径在它们之间的工具重定位的多个工具路径。在本发明的图示的实施方案中，该方法包括能够多次发生的以下步骤，每个针对工具路径段之间的不同的重定位：

利用计算机来估计用于第一重定位路径的第一重定位时间，所述第一重定位路径包括在工件上方的间隙平面内行进；

利用计算机来估计用于第二重定位路径的第二重定位时间，所述第二重定位路径不包括在所述间隙平面内的工具行进；以及

利用计算机自动选择具有最短重定位时间的重定位路径。

为了说明的目的，图示出部分加工的工件1300，具有150mm乘120mm乘50mm的典型的最大外尺度。能够看出，工件1300中形成有闭合套件1302，闭合套件具有岛部1304，岛部形成有贯通其中的槽1306。涉及到第一工具路径段的第一角突出部分1310的加工已经完成，工具必须重定位以加工第二角突出部分1312，涉及到第二工具路径段。

在图19A中，工具遵从了重定位路径1320，其初始地从突出部分1310向上拉动工具超过工件1300的顶部，然后在直线上以一致的高度越过工件到达待加工的突出部分1312上方的位置，然后向下以加工突出部分1312。计算用于重定位路径1320的工具行进时间。

在图19B中，工具遵从了替代的重定位路径1330，其从围绕岛部1304的突出部分1310到用于铣削突出部分1312的工具的适当位置拉动工具，而不改变其高度。计算用于重定位路径1330的工具行进时间。

在图19C中，工具遵从了另外的重定位路径1340，其初始地从突出部分1310向上拉动工具到最小高度，在工件1300的顶部以下，在该高度工具清除岛部1304，然后在该高度上越过工件，不一定在直线上，到达待加工的突出部分1312上方的位置，然后向下以加工突出部分1312。计算用于重定位路径1340的工具行进时间。在该情况下，重定位路径1340穿过槽1306且不一定与连接突出部分1310和1312的位置的线共线。计算用于重定位路径1340的工具行进时间。

将上述三个重定位路径的工具行进时间进行比较，并且采用具有最短工具行进时间的重定位路径。

本发明的该实施方案的特定特征在于，采用具有最小工具行进时间的重定位路径。本领域技术人员将理解的是，本发明不受下文权利要求特别要求的所限制。相反，本发明的范围包括上述特征的各种组合和子组合及其修改方案和变型例，在参考附图且不是现有技术的前面的说明后，这些对于本领域技术人员而言将是显而易见的。