一种CAM切削刀轨过载的分析处理方法及系统与流程

一种cam切削刀轨过载的分析处理方法及系统
技术领域
[0001]
本申请属于cam切削技术领域，具体涉及一种cam切削刀轨过载的分析处理方法及系统。


背景技术：

[0002]
cam(computer aided manufacturing，计算机辅助制造)，cam切削能够实现计算机切削，在专利——一种控制切削力和切削温度的刀具轨迹优化方法(申请号：201610756303.5)中，其公开一种控制切削力和切削温度的刀具轨迹优化方法，该方法根据g代码，判断切削轨迹上的所有采样点处计算的切削力和切削温度是否过大，如果过大，根据不同的切削类型，生成不同的优化切削轨迹。该方法虽然通过修改处理后的g代码解决了切削力过大问题，但存在修改缺陷，比如，自动增加非线性加工轨迹g代码，使得切削过载处理存在不足，进而可能导致引起设备撞机风险。


技术实现要素：

[0003]
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种cam切削刀轨过载的分析处理方法及系统，有助于提升切削刀轨过载识别处理效果，进而提升cam切削的安全性。
[0004]
为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
[0005]
第一方面，
[0006]
本申请提供一种cam切削刀轨过载的分析处理方法，所述方法包括：
[0007]
获取刀具路径，并根据所述刀具路径得到多个路径段，其中，多个所述路径段根据刀具前进方向形成排列顺序；
[0008]
将各所述路径段进行z方向提升处理；
[0009]
利用预设的当前工序的初始残留模型，分析提升处理后的各所述路径段与残料之间是否存在干涉，并在存在干涉时进行处理。
[0010]
进一步地，所述将各所述路径段进行z方向提升处理，包括：
[0011]
将所述路径段中的下切步距加上预设的调整系数值得到提升值，根据得到的所述提升值对对应的所述路径段进行z方向提升处理。
[0012]
进一步地，所述利用预设的当前工序的初始残留模型，分析提升处理后的各所述路径段与残料之间是否存在干涉，并在存在干涉时进行处理，包括：
[0013]
在提升处理后的多个所述路径段中确定当前类比首段；
[0014]
利用预设的当前工序的初始残留模型，分析所述当前类比首段与残料之间是否存在干涉，并在存在干涉时进行处理；
[0015]
依次逐一判断所述当前类比首段之后的所述路径段与所述当前类比首段是否为同类段，直至判断出与所述当前类比首段不为同类段；
[0016]
对于与所述当前类比首段为同类段的所述路径段，不进行与残料之间是否存在干
涉的分析，而直接采用所述当前类比首段的干涉分析处理结果。
[0017]
进一步地，所述在提升处理后的多个所述路径段中确定当前类比首段，包括：
[0018]
将多个所述路径段中的首个所述路径段直接确定为所述当前类比首段，之后，每当在判断出与所述当前类比首段不为同类段的所述路径段时，将判断出的与所述当前类比首段不为同类段的所述路径段确定为新的所述当前类比首段。
[0019]
进一步地，所述利用预设的当前工序的初始残留模型，分析提升处理后的各所述路径段与残料之间是否存在干涉，并在存在干涉时进行处理，包括：
[0020]
利用预设的当前工序的初始残留模型，依次逐一分析各所述路径段与残料之间是否存在干涉，并在存在干涉时进行处理。
[0021]
进一步地，所述在存在干涉时进行处理，包括：
[0022]
若分析出有所述路径段与残料之间存在干涉，则根据与残料之间存在干涉的所述路径段生成刀具直径偏小预设值的异常段刀轨；
[0023]
重新分析所述异常段刀轨与残料之间是否存在干涉；
[0024]
若不存在干涉，则将所述异常段导轨替换对应的与残料之间存在干涉的所述路径段；
[0025]
若仍存在干涉，则将与残料之间存在干涉的所述路径段识别为切削过载路径段，并且进行异常报警。
[0026]
进一步地，所述方法还包括：
[0027]
在分析出不存在干涉时，计算各所述路径段的残料，并根据计算出的残料对当前工序的初始残留模型进行处理，以生成下一工序用的初始残留模型。
[0028]
进一步地，所述方法还包括：
[0029]
检测预设操作，当在所述预设操作停止持续预设时间时，执行获取刀具路径及相应的后续步骤；以及当检测到所述预设操作重新启动时，中止执行获取刀具路径及相应的后续步骤，待再次检测到所述预设操作停止持续预设时间时，继续执行获取刀具路径及相应的后续步骤。
[0030]
第二方面，
[0031]
本申请提供一种cam切削刀轨过载的分析处理系统，包括：
[0032]
程序安检分散检测中心，包括：一个或者多个服务器，用于实现上述任一项所述的方法。
[0033]
进一步地，还包括：
[0034]
程序安检集中检测中心，包括：一个或者多个服务器，用于对预设的待检项目进行碰撞过切检查，并能在所述碰撞过切检查过程中进行路径数据采集任务，来为所述程序安检分散检测中心进行刀具路径数据收集。
[0035]
本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
[0036]
本申请将刀具路径拆成顺序排列的多个路径段，将各路径段进行z方向提升处理，利用预设的当前工序的初始残留模型，分析提升处理后的各路径段与残料之间是否存在干涉，并在存在干涉时进行处理，进而有助于提升切削刀轨过载识别处理效果，提升cam切削的安全性。
[0037]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不
能限制本申请。
附图说明
[0038]
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]
图1是根据一示例性实施例示出的一种cam切削刀轨过载的分析处理方法的流程图；
[0040]
图2是根据一示例性实施例示出的标准初始检测残留模型的示意图；
[0041]
图3是根据一示例性实施例示出的刀轨切削过载识别的流程图；
[0042]
图4是根据另一示例性实施例示出的一种cam切削刀轨过载的分析处理方法的流程图；
[0043]
图5是根据另一示例性实施例示出的初始残留模型流转的流程图；
[0044]
图6是根据一示例性实施例示出的一种cam切削刀轨过载的分析处理系统的框图结构示意图；
[0045]
图7是根据一示例性实施例示出的拐角碰撞类的示意图；
[0046]
图8是根据一示例性实施例示出的擦刀柄类的示意图；
[0047]
图9是根据一示例性实施例示出的路径断层类的示意图；
[0048]
图10是根据一示例性实施例示出的连接错误类的示意图；
[0049]
图11是根据一示例性实施例示出的路径加工顺序错误类的示意图；
[0050]
图12是根据一示例性实施例示出的路径干涉残料类的示意图。
具体实施方式
[0051]
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
[0052]
请参阅图1，图1是根据一示例性实施例示出的一种cam切削刀轨过载的分析处理方法的流程图，如图1所示，该cam切削刀轨过载的分析处理方法包括如下步骤：
[0053]
步骤s101、获取刀具路径，并根据所述刀具路径得到多个路径段，其中，多个所述路径段根据刀具前进方向形成排列顺序。
[0054]
具体的，刀具路径是制造产品时刀具遵循的路径，cam切削中需要检查刀具路径工艺问题，一个刀具路径中有着若干个路径段，按刀具前进方向逐一选择路径段并将单段路径从整条路径中分离出来。
[0055]
步骤s102、将各所述路径段进行z方向提升处理。
[0056]
具体的，z方向为cam中z轴方向,路径段进行z方向提升处理用于配合下述步骤s103中的当前工序的初始残留模型的。
[0057]
在一个实施例中，所述将各所述路径段进行z方向提升处理，包括：
[0058]
将所述路径段中的下切步距加上预设的调整系数值得到提升值，根据得到的所述提升值对对应的所述路径段进行z方向提升处理。
[0059]
具体的，调整系数值根据具体需要进行灵活设定，比如，设定为0.5mm。
[0060]
步骤s103、利用预设的当前工序的初始残留模型，分析提升处理后的各所述路径段与残料之间是否存在干涉，并在存在干涉时进行处理。
[0061]
具体的，需要预先创建一个标准初始检测残留模型，请参阅图2，图2是根据一示例性实施例示出的标准初始检测残留模型的示意图，图2中示出模型是通过powermill软件创建的，实际应用中，为了满足检测要求，可以进行如下参数设置：行距5mm，公差0.2mm，余量0.02mm，上述参数设置下既可以满足检测要求，又可以加快检测过程。标准初始检测残留模型是本次编程工序开始时工件残料情况，必须保证残留的真实有效，才能保证分析结果的准确性。
[0062]
在一个实施例中，所述利用预设的当前工序的初始残留模型，分析提升处理后的各所述路径段与残料之间是否存在干涉，并在存在干涉时进行处理，包括：
[0063]
在提升处理后的多个所述路径段中确定当前类比首段；
[0064]
利用预设的当前工序的初始残留模型，分析所述当前类比首段与残料之间是否存在干涉，并在存在干涉时进行处理；
[0065]
依次逐一判断所述当前类比首段之后的所述路径段与所述当前类比首段是否为同类段，直至判断出与所述当前类比首段不为同类段；
[0066]
对于与所述当前类比首段为同类段的所述路径段，不进行与残料之间是否存在干涉的分析，而直接采用所述当前类比首段的干涉分析处理结果。
[0067]
进一步地，所述在提升处理后的多个所述路径段中确定当前类比首段，包括：
[0068]
将多个所述路径段中的首个所述路径段直接确定为所述当前类比首段，之后，每当在判断出与所述当前类比首段不为同类段的所述路径段时，将判断出的与所述当前类比首段不为同类段的所述路径段确定为新的所述当前类比首段。
[0069]
上述实施例方案下，可大大提高检测效率，缩短自动化检测过程时长。具体的，首先读取第1段刀轨，执行刀轨分离操作，将第1段刀轨单独分离出来，进行刀轨与残料状态的关系分析，确认是否存在干涉，若不存在干涉，则说明无切削过载，若存在干涉，则进行切削过载处理。在进入第2段刀轨时，对第2段刀轨进行同类段判断，具体可以判断如下：对第2段刀轨数据进行线长、刀轨区域中心坐标数和高度差数据分析，如果与第1段刀轨数据的线长相差小于0.5mm，刀轨中心坐标差在0.6mm之内，刀轨高度落差在一个下切步距加0.1mm(每个刀轨的下切步距不同，可进行读取)之内，满足三个条件的下段刀轨，可直接跳过，不再进行与残料状态关系的分析。第3段刀轨等以此类推，这样达到了省时提高检测识别效率的作用。此方法技术原理利用同类稳定均匀切削现象，即像火车行驶，只要头部可进的轨道，其全身即可进，刀轨同类段只进行了首段轨迹与残料状态计算关系，与它相似的区域刀轨段的结果均与首段的关系一样，若同类刀轨首段无干涉残料问题，则这个区域的同类段亦不存在干涉问题。出现了不满足三个参数条件中的任何一个条件的路径段时，即判断同类段结束，同时判断出的不为同类段的路径段作为新的当前类比首段，进行残料关系计算，以此类推，直至路径段尾，即可完成整个刀轨的检测识别。
[0070]
请参照图3，图3是根据一示例性实施例示出的刀轨切削过载识别的流程图。在另
一个实施例中，所述利用预设的当前工序的初始残留模型，分析提升处理后的各所述路径段与残料之间是否存在干涉，并在存在干涉时进行处理，包括：
[0071]
利用预设的当前工序的初始残留模型，依次逐一分析各所述路径段与残料之间是否存在干涉，并在存在干涉时进行处理。
[0072]
具体的，该实施例方案对所有路径段进行全检，可进一步提高切削刀轨过载识别度，但是，会加大检测识别计算过程的时长。
[0073]
在一个实施例中，所述在存在干涉时进行处理，包括：
[0074]
若分析出有所述路径段与残料之间存在干涉，则根据与残料之间存在干涉的所述路径段生成刀具直径偏小预设值的异常段刀轨；
[0075]
重新分析所述异常段刀轨与残料之间是否存在干涉；
[0076]
若不存在干涉，则将所述异常段导轨替换对应的与残料之间存在干涉的所述路径段；
[0077]
若仍存在干涉，则将与残料之间存在干涉的所述路径段识别为切削过载路径段，并且进行异常报警。
[0078]
具体的，请参照图3，图3中给出刀具直径偏小预设值为0.5mm的示例，残料计算过程存在一定的公差误差，可能会存在残料公差偏大问题，导致部分正常加工路径被错误识别成异常过载路径。结合刀具特性，生成直径偏小0.5mm的方法在进行路径与残料干涉检查，如果存在干涉，那么可判定成过载切削刀轨段。
[0079]
请参阅图4，图4是根据另一示例性实施例示出的一种cam切削刀轨过载的分析处理方法的流程图，如图4所示，该cam切削刀轨过载的分析处理方法还包括如下步骤：
[0080]
步骤s104、在分析出不存在干涉时，计算各所述路径段的残料，并根据计算出的残料对当前工序的初始残留模型进行处理，以生成下一工序用的初始残留模型。
[0081]
具体的，以初始残留模型是首道工序为例时，请参阅图5，图5是根据另一示例性实施例示出的初始残留模型流转的流程图，按备料尺寸创建毛坯并生产检测初始残留，编程完成后，将本道工序的检测初始残留进行复制，产生的残留中将所有路径添加进去，然后计算残留，生成下道工序的检测初始残留，计算完成后将残留的参数进行去除，以及在本道工序结束后将下道工序检测残留进行上传系统，以方便下道工序编程进行下载。
[0082]
在一个实施例中，所述方法还包括：
[0083]
检测预设操作，当在所述预设操作停止持续预设时间时，执行获取刀具路径及相应的后续步骤；以及当检测到所述预设操作重新启动时，中止执行获取刀具路径及相应的后续步骤，待再次检测到所述预设操作停止持续预设时间时，继续执行获取刀具路径及相应的后续步骤。
[0084]
具体的，以基于区域计算机资源鼠标识别闲时启动检测为例，可以当鼠标停止操作10min后，进程中的相应后台应用自动从服务器中获取检测数据，从数据中读取虚拟模拟加工的档案位置及程序信息，按照路径列表的路径顺序进行逐条模拟。在模拟过程中，如果出现鼠标发生操作事件时，检测进程将自动退出，这样会造成如果某些程序路径列表内的程序模拟没有完成，系统会自动记录模拟到路径列表中的中断路径序号，并反馈记录到系统数据中，并标记未检查完成，待下次再次进入模拟检测时，相应后台应用将自动按照上次中断的序号开始往下执行模拟检测。在实际应用中，存在相当部分程序模拟段数超过1万
段，据历史模拟时间记录，最高需要模拟检测时间高达32h，如果不做断点续检功能，这样的程序将无法完成模拟检测并取得结果。
[0085]
请参照图6，图6是根据一示例性实施例示出的一种cam切削刀轨过载的分析处理系统的框图结构示意图，如图6所示，该cam切削刀轨过载的分析处理系统6包括：
[0086]
程序安检分散检测中心61，包括：一个或者多个服务器，用于实现上述任一项所述的方法。
[0087]
程序安检集中检测中心62，包括：一个或者多个服务器，用于对预设的待检项目进行碰撞过切检查，并能在所述碰撞过切检查过程中进行路径数据采集任务，来为所述程序安检分散检测中心61进行刀具路径数据收集。
[0088]
具体的，程序安检集中检测中心62主要对其projectdata表中的待检项目进行碰撞过切检查，碰撞过切检查主要是防止技术人员对自己编制的程序路径忘记进行检查，存在安全隐患并流入现场加工，导致设备事故。检查过程不对数控程序中的每条路径进行逐层分析，执行速度比较快，一般情况下，需要几分钟可完成一个档案的碰撞过切检查。检测过程如果发现存在安全隐患的程序，则会系统自动发送通告邮件进行提示，要求整改。
[0089]
程序安检集中检测中心62除了进行碰撞过切检查功能外，还进行了程序路径数据采集任务，为后续程序安检分散检测中心61检测进行数据收集，数据包括程序路径模拟条数、程序刀具信息、程序加工时间等数据。
[0090]
程序安检集中检测中心62在进行安全检测时需要将档案从远程计算机共享位置中进行传送到本机的操作，防止直接访问时因网络原因导致档案资料数据中断。传送进程是分开的一个过程，其要受主界面上的缓冲档案数量控制，这个过程是一个缓冲过程，一般情况下要设定合理的参数，防止传送过多检不过来或传送过少不够检。检测类型可以进行设定的，有“碰撞过切”和“残留模型检查”两项可供择一选择，如果只进行碰撞过切检查，可仅选择碰撞过切项，此时检查过程将不再为后续程序安检分散检测中心61收集检测数据，路径工艺问题将得不到检查。反之，当选择“残留模型检查”项时，程序路径工艺问题数据正常进行采集入库。系统设置中还可以设置同时进行多少档案检查，比如，开启最大数为7，根据计算机的运行能力来设定，一般情况下设置为4即可，过多可能会导致同时进行大档案检测时出现系统应用卡顿的问题。
[0091]
对于程序安检分散检测中心61的具体应用，已经在上述cam切削刀轨过载的分析处理方法的相关实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明，请予以参照。
[0092]
在模具数控加工程序编程行业领域，如果不进行缜密的加工前虚拟模拟加工检测，技术人员是难以真正保证程序的百分百安全，部分程序实际加工不存在问题，可能也会存在切削过大不合理的现象，这种现象不会导致品质方面的问题发生，过大的切削量会慢性损伤机床精度及加工刀具。这种工艺问题非常的隐蔽，一般的人工检查不会被发现，这种现象没有明显不良结果体现，是不会引起被重视的。这样的工艺问题在虚拟数控程序加工模拟检测系统中是可以被识别的，因为系统设定了模拟检测标准参数，加工刀具干涉超出它的负载切削量，是被通报整改的，应用系统模拟检测这种的工艺不合理问题隐患可以最大可能的杜绝，这也是本系统最大的优点。
[0093]
下面通过若干问题应用，来加深理解系统的识别范围。
[0094]
(a)请参照图7，图7是根据一示例性实施例示出的拐角碰撞类的示意图，图中，侧
面拐角残料过大，加工底部平面路径在拐角处发生碰撞设备事故。
[0095]
(b)请参照图8，图8是根据一示例性实施例示出的擦刀柄类的示意图，图中，刀具刃长不够，导致擦刀柄类，在无切削能力的刀柄处发生碰撞设备事故。
[0096]
(c)请参照图9，图9是根据一示例性实施例示出的路径断层类的示意图，图中，加工程序路径中间部分不连贯缺少，造成断层，在断层下层开始加工处发生碰撞设备事故。
[0097]
(d)请参照图10，图10是根据一示例性实施例示出的连接错误类的示意图，图中，加工程序路径连接部分错误，在层与层连接过渡处发生碰撞设备事故。
[0098]
(e)请参照图11，图11是根据一示例性实施例示出的路径加工顺序错误类的示意图，图中，加工路径先加工底层再加工顶层顺序错误，加工开始时发生碰撞设备事故。
[0099]
(f)请参照图12，图12是根据一示例性实施例示出的路径干涉残料类的示意图，图中，路径干涉残料类比较广泛，包括了未去除残料直接加工平面、参考加工路径错误引起清角路径干涉大量残料等，这些类型均属大型碰撞设备事故，一旦发生事故导致设备主轴精度重大损伤。
[0100]
经过虚拟数控程序加工模拟检测上线实际验证应用后，在加工程序路径工艺问题安全隐患识别上能够取得较大的突破，超出行业领域内相关技术，基本上相关隐患问题都能在系统中识别出来，有助于进一步减少设备事故的发生。
[0101]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0102]
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”、“多”的含义是指至少两个。
[0103]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0104]
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0105]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0106]
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机
可读取存储介质中。
[0107]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0108]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0109]
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。