CN109732788A - 一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了石材栏杆加工领域的一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法，包括步骤S10、绘制石材栏杆的外轮廓曲线；步骤S20、截取外轮廓曲线的母线轨迹，并获取母线轨迹的所有图元，读取各图元的图元信息；步骤S30、依据图元信息设置各图元的加工方向以及加工顺序，并对各图元进行离散，生成离散轨迹坐标；步骤S40、依据离散轨迹坐标设置圆锯片加工刀面，并将离散轨迹坐标转换为圆锯片加工轨迹坐标；步骤S50、依据圆锯片加工刀面以及圆锯片加工轨迹坐标对石材栏杆进行加工。本发明的优点在于：提高了石材的加工效率、质量以及降低了石材的加工成本。

Description

一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法

技术领域

本发明涉及石材栏杆加工领域，特别指一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法。

背景技术

从山体开采出来的石材荒料经过切割、打磨、凿刻、抛光等工序后被加工成建材，这些建材广泛应用于工程建设、装修装饰、园林景观等，这些建材中就包括圆柱体、棱柱体等异形石柱。

在石材加工领域，常用的刀具包括圆锯片、铣刀、磨头等，其中利用圆锯片进行加工具有效率高、磨损量较小、阻力小、刀具寿命长、使用范围广、成本低等特点，因此得到了更广泛的应用。

目前，对于圆柱体和棱柱体等异形石柱的加工主要采用人工凿刻、打磨和抛光的方式进行，但是，这种人工加工的方式存在有如下缺点：加工速度慢、产量少、效率低、人工成本高、工作环境特别恶劣，而且加工出来的石柱进过不断的卸料和装夹导致容易出现成品的质量参差不齐。

因此，如何提高石材的加工效率、加工质量以及降低加工成本，成为一个叩待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法，实现提高石材的加工效率、质量以及降低石材的加工成本。

本发明是这样实现的：一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S10、绘制石材栏杆的外轮廓曲线；

步骤S20、截取外轮廓曲线的母线轨迹，并获取母线轨迹的所有图元，读取各图元的图元信息；

步骤S30、依据图元信息设置各图元的加工方向以及加工顺序，并对各图元进行离散，生成离散轨迹坐标；

步骤S40、依据离散轨迹坐标设置圆锯片加工刀面，并将离散轨迹坐标转换为圆锯片加工轨迹坐标；

步骤S50、依据圆锯片加工刀面以及圆锯片加工轨迹坐标对石材栏杆进行加工。

进一步地，所述步骤S10具体为：

通过绘图软件绘制石材栏杆的外轮廓曲线，并导出外轮廓曲线的DXF文件。

进一步地，所述步骤S20具体为：

截取外轮廓曲线的母线轨迹，并获取母线轨迹的m个图元，所述图元包括m₁个直线图元以及m₂个圆弧图元；所述图元的曲线用函数y＝g_i(x,y)表示；读取各图元的图元信息，所述图元信息包括图元起点、图元终点、圆心坐标、半径、起点相位角以及圆心角；其中m为正整数，m₁为正整数，m₂为正整数，i为整数，且m＝m₁+m₂，0≤i≤m-1；

所述图元起点用(x_fi,y_fi)表示、所述图元终点用(x_ei,y_ei)表示、所述圆心坐标用(x_ci,y_ci)表示、所述半径用r_i表示、所述起点相位角用α_i表示、所述圆心角用β_i表示。

进一步地，所述步骤S30具体为：

选定第一个加工的图元为图元0，并设置图元0的图元起点为(x_f0,y_f0)，设置图元0的图元终点为(x_e0,y_e0)，选定与图元0的图元终点坐标存在重合的图元为图元1，并将(x_e0,y_e0)的值设为图元1的图元起点(x_f1,y_f1)，并依据图元1的图元终点确定图元2的图元起点，直至确定完图元m-1的图元起点以及图元终点；

对各直线图元在斜率方向上以设定的距离进行离散，生成离散点，对各圆弧图元以设定的角度进行离散，生成离散点，并依据离散点生成离散轨迹坐标y＝f(x,y)。

进一步地，所述步骤S40具体包括：

步骤S41、以圆锯片下刀面的刀尖点轨迹坐标(X,Y)作为圆锯片加工轨迹坐标，设圆锯片的厚度为T，离散轨迹坐标上相邻的两个离散点坐标为P_i(x_i,y_i)和P_i+1(x_i+1,y_i+1)，y_i≥y_i+1，离散点P_i(x_i,y_i)到P_i+1(x_i+1,y_i+1)的刀具轨迹的刀偏值为T_i，当圆锯片的上刀面为加工刀面时，T_i＝T，当圆锯片的下刀面为加工刀面时，T_i＝0；当离散轨迹坐标上的相邻两个离散点P_i+1(x_i+1,y_i+1)和P_i(x_i,y_i)的连线为非竖直线时，进入步骤S42；当离散轨迹坐标上的相邻两个离散点P_i+1(x_i+1,y_i+1)和P_i(x_i,y_i)的连线为竖直线时，进入步骤S44；

步骤S42、判断该连线的斜率，若斜率为正，则设置圆锯片的上刀面为加工刀面；若斜率为负，则设置圆锯片的下刀面为加工刀面；若斜率为0(y_i＝y_i+1)，则将离散点P_i(x_i,y_i)指向离散点P_i+1(x_i+1,y_i+1)作为方向向量，并进入步骤S43；

步骤S43、当方向向量为x轴正方向(x_i+1＞x_i)，设置圆锯片的下刀面为加工刀面；当方向向量为x轴负方向(x_i+1＜x_i)，设置圆锯片的上刀面为加工刀面；

步骤S44、当T_i-1＝T时，判断离散点P_i(x_i,y_i)的纵坐标是否小于前一次圆锯片加工点的坐标(X_i-1,Y_i-1)的纵坐标，若小于，则跳过该竖直线加工；若大于，则设置圆锯片的下刀面为加工刀面；当T_i-1＝0时，设置圆锯片的下刀面为加工刀面；其中T_i-1表示离散点P_i-1(x_i-1,y_i-1)到P_i(x_i,y_i)的刀具轨迹的刀偏值；

步骤S45、将离散轨迹坐标转换为圆锯片加工轨迹坐标。

进一步地，所述步骤S50具体为：

依据圆锯片加工刀面以及圆锯片加工轨迹坐标生成加工G代码，并由加工机床运行加工G代码，利用圆锯片对石材栏杆进行加工。

本发明的优点在于：

1、通过截取外轮廓曲线的母线轨迹，并将母线轨迹转换为加工G代码，利用加工机床对石材栏杆进行加工，提高了石材的加工效率、提高了石材的质量、减少了人力投入进而降低了石材的加工成本。

2、依据离散轨迹坐标设置圆锯片加工刀面，拓宽了圆锯片的加工适用范围，减少了圆锯片的工作量以及圆锯片的磨损，缩短了石材的加工时间。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法的流程图。

图2是本发明设置各图元的加工方向以及加工顺序的流程图。

图3是本发明圆锯片竖直线加工轨迹坐标转换的流程图。

图4是本发明一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法的加工示意图。

图5是本发明圆锯片上刀面加工示意图。

图6是本发明圆锯片下刀面加工示意图。

图7是本发明圆锯片过切以及重复加工示意图。

具体实施方式

请参照图1至图7所示，本发明一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法的较佳实施例，包括如下步骤：

步骤S10、绘制石材栏杆的外轮廓曲线；

步骤S20、截取外轮廓曲线的母线轨迹，并获取母线轨迹的所有图元，读取各图元的图元信息；

步骤S30、依据图元信息设置各图元的加工方向以及加工顺序，并对各图元进行离散，生成离散轨迹坐标；

步骤S40、依据离散轨迹坐标设置圆锯片加工刀面，并将离散轨迹坐标转换为圆锯片加工轨迹坐标；依据离散轨迹坐标设置圆锯片加工刀面，拓宽了圆锯片的加工适用范围，减少了圆锯片的工作量以及圆锯片的磨损，缩短了石材的加工时间。

步骤S50、依据圆锯片加工刀面以及圆锯片加工轨迹坐标对石材栏杆进行加工。通过截取外轮廓曲线的母线轨迹，并将母线轨迹转换为加工G代码，利用加工机床对石材栏杆进行加工，提高了石材的加工效率、提高了石材的质量、减少了人力投入进而降低了石材的加工成本。

所述步骤S10具体为：

通过绘图软件绘制石材栏杆的外轮廓曲线，并导出外轮廓曲线的DXF文件。DXF文件是AutoCAD绘图交换文件，用于AutoCAD与其它软件之间进行CAD数据交换的CAD数据文件格式。

所述步骤S20具体为：

截取外轮廓曲线的母线轨迹，并获取母线轨迹的m个图元，所述图元包括m₁个直线图元以及m₂个圆弧图元，图元是图形软件包中用来描述各种图形元素的函数；所述图元的曲线用函数y＝g_i(x,y)表示；读取各图元的图元信息，所述图元信息包括图元起点、图元终点、圆心坐标、半径、起点相位角以及圆心角；其中m为正整数，m₁为正整数，m₂为正整数，i为整数，且m＝m₁+m₂，0≤i≤m-1，(x,y)表示图元的曲线上点的坐标；

所述图元起点用(x_fi,y_fi)表示、所述图元终点用(x_ei,y_ei)表示、所述圆心坐标用(x_ci,y_ci)表示、所述半径用r_i表示、所述起点相位角用α_i表示、所述圆心角用β_i表示。

所述步骤S30具体为：

因为DXF文件里的图元顺序是打乱的，因此需要重新对图元进行排序。选定第一个加工的图元为图元0，并设置图元0的图元起点为(x_f0,y_f0)，设置图元0的图元终点为(x_e0,y_e0)，选定与图元0的图元终点坐标存在重合的图元为图元1，并将(x_e0,y_e0)的值设为图元1的图元起点(x_f1,y_f1)，并依据图元1的图元终点确定图元2的图元起点，直至确定完图元m-1的图元起点以及图元终点；图2中的j为整数，1≤j≤m-1；

对各直线图元在斜率方向上以设定的距离进行离散，生成离散点，对各圆弧图元以设定的角度进行离散，生成离散点，并依据离散点生成离散轨迹坐标y＝f(x,y)。所述设定的距离以及设定的角度可以依据实际的加工精度进行设置，设定的距离优选为1mm，设定的角度优选为1°。

对各直线图元在斜率方向上以设定的距离进行离散，离散点可表示为：

对各圆弧图元以设定的角度从起始角度进行离散，离散点可表示为：

其中x₀表示离散点0的横坐标，x₁表示离散点1的横坐标，y₀表示离散点0的纵坐标，y₁表示离散点1的纵坐标，)表示离散点0和离散点1之间的直线距离向下取整，floor(β)表示圆心角向下取整；

所述步骤S40具体包括：

步骤S41、以圆锯片下刀面的刀尖点轨迹坐标(X,Y)作为圆锯片加工轨迹坐标，设圆锯片的厚度为T，离散轨迹坐标上相邻的两个离散点坐标为P_i(x_i,y_i)和P_i+1(x_i+1,y_i+1)，y_i≥y_i+1，离散点P_i(x_i,y_i)到P_i+1(x_i+1,y_i+1)的刀具轨迹的刀偏值为T_i，当圆锯片的上刀面为加工刀面时，T_i＝T，当圆锯片的下刀面为加工刀面时，T_i＝0；当离散轨迹坐标上的相邻两个离散点P_i+1(x_i+1,y_i+1)和P_i(x_i,y_i)的连线为非竖直线时，进入步骤S42；当离散轨迹坐标上的相邻两个离散点P_i+1(x_i+1,y_i+1)和P_i(x_i,y_i)的连线为竖直线时，进入步骤S44；

步骤S42、判断该连线的斜率，若斜率为正，则设置圆锯片的上刀面为加工刀面；若斜率为负，则设置圆锯片的下刀面为加工刀面；若斜率为0(y_i＝y_i+1)，则将离散点P_i(x_i,y_i)指向离散点P_i+1(x_i+1,y_i+1)作为方向向量，并进入步骤S43；

步骤S43、当方向向量为x轴正方向(x_i+1＞x_i)，设置圆锯片的下刀面为加工刀面；当方向向量为x轴负方向(x_i+1＜x_i)，设置圆锯片的上刀面为加工刀面；

步骤S44、当T_i-1＝T时，判断离散点P_i(x_i,y_i)的纵坐标是否小于前一次圆锯片加工点的坐标(X_i-1,Y_i-1)的纵坐标，若小于，则跳过该竖直线加工；若大于，则设置圆锯片的下刀面为加工刀面；当T_i-1＝0时，设置圆锯片的下刀面为加工刀面；其中T_i-1表示离散点P_i-1(x_i-1,y_i-1)到P_i(x_i,y_i)的刀具轨迹的刀偏值；

步骤S45、将离散轨迹坐标转换为圆锯片加工轨迹坐标。

所述步骤S50具体为：

依据圆锯片加工刀面以及圆锯片加工轨迹坐标生成加工G代码，并由加工机床运行加工G代码，利用圆锯片对石材栏杆进行加工。G代码是数控程序中的指令，一般都称为G指令，使用G代码可以实现快速定位、逆圆插补、顺圆插补、中间点圆弧插补、半径编程、跳转加工。

本发明工作原理：

石材栏杆放置于加工机床上，并在纵轴线上旋转；加工机床运行加工G代码，利用圆锯片对石材栏杆进行由上至下的加工，将石材栏杆的外轮廓加工成最初绘制的外轮廓曲线，由于石材栏杆在纵轴线上旋转，使得每个截面均是规则的圆形。

综上所述，本发明的优点在于：

1、通过截取外轮廓曲线的母线轨迹，并将母线轨迹转换为加工G代码，利用加工机床对石材栏杆进行加工，提高了石材的加工效率、提高了石材的质量、减少了人力投入进而降低了石材的加工成本。

2、依据离散轨迹坐标设置圆锯片加工刀面，拓宽了圆锯片的加工适用范围，减少了圆锯片的工作量以及圆锯片的磨损，缩短了石材的加工时间。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤S10、绘制石材栏杆的外轮廓曲线；

步骤S20、截取外轮廓曲线的母线轨迹，并获取母线轨迹的所有图元，读取各图元的图元信息；

步骤S30、依据图元信息设置各图元的加工方向以及加工顺序，并对各图元进行离散，生成离散轨迹坐标；

步骤S40、依据离散轨迹坐标设置圆锯片加工刀面，并将离散轨迹坐标转换为圆锯片加工轨迹坐标；

步骤S50、依据圆锯片加工刀面以及圆锯片加工轨迹坐标对石材栏杆进行加工。

2.如权利要求1所述的一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法，其特征在于：所述步骤S10具体为：

通过绘图软件绘制石材栏杆的外轮廓曲线，并导出外轮廓曲线的DXF文件。

3.如权利要求1所述的一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法，其特征在于：所述步骤S20具体为：

截取外轮廓曲线的母线轨迹，并获取母线轨迹的m个图元，所述图元包括m₁个直线图元以及m₂个圆弧图元；所述图元的曲线用函数y＝g_i(x,y)表示；读取各图元的图元信息，所述图元信息包括图元起点、图元终点、圆心坐标、半径、起点相位角以及圆心角；其中m为正整数，m₁为正整数，m₂为正整数，i为整数，且m＝m₁+m₂，0≤i≤m-1；

所述图元起点用(x_fi,y_fi)表示、所述图元终点用(x_ei,y_ei)表示、所述圆心坐标用(x_ci,y_ci)表示、所述半径用r_i表示、所述起点相位角用α_i表示、所述圆心角用β_i表示。

4.如权利要求3所述的一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法，其特征在于：所述步骤S30具体为：

选定第一个加工的图元为图元0，并设置图元0的图元起点为(x_f0,y_f0)，设置图元0的图元终点为(x_e0,y_e0)，选定与图元0的图元终点坐标存在重合的图元为图元1，并将(x_e0,y_e0)的值设为图元1的图元起点(x_f1,y_f1)，并依据图元1的图元终点确定图元2的图元起点，直至确定完图元m-1的图元起点以及图元终点；

对各直线图元在斜率方向上以设定的距离进行离散，生成离散点，对各圆弧图元以设定的角度进行离散，生成离散点，并依据离散点生成离散轨迹坐标y＝f(x,y)。

5.如权利要求4所述的一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法，其特征在于：所述步骤S40具体包括：

步骤S41、以圆锯片下刀面的刀尖点轨迹坐标(X,Y)作为圆锯片加工轨迹坐标，设圆锯片的厚度为T，离散轨迹坐标上相邻的两个离散点坐标为P_i(x_i,y_i)和P_i+1(x_i+1,y_i+1)，y_i≥y_i+1，离散点P_i(x_i,y_i)到P_i+1(x_i+1,y_i+1)的刀具轨迹的刀偏值为T_i，当圆锯片的上刀面为加工刀面时，T_i＝T，当圆锯片的下刀面为加工刀面时，T_i＝0；当离散轨迹坐标上的相邻两个离散点P_i+1(x_i+1,y_i+1)和P_i(x_i,y_i)的连线为非竖直线时，进入步骤S42；当离散轨迹坐标上的相邻两个离散点P_i+1(x_i+1,y_i+1)和P_i(x_i,y_i)的连线为竖直线时，进入步骤S44；

步骤S42、判断该连线的斜率，若斜率为正，则设置圆锯片的上刀面为加工刀面；若斜率为负，则设置圆锯片的下刀面为加工刀面；若斜率为0(y_i＝y_i+1)，则将离散点P_i(x_i,y_i)指向离散点P_i+1(x_i+1,y_i+1)作为方向向量，并进入步骤S43；

步骤S43、当方向向量为x轴正方向(x_i+1＞x_i)，设置圆锯片的下刀面为加工刀面；当方向向量为x轴负方向(x_i+1＜x_i)，设置圆锯片的上刀面为加工刀面；

步骤S44、当T_i-1＝T时，判断离散点P_i(x_i,y_i)的纵坐标是否小于前一次圆锯片加工点的坐标(X_i-1,Y_i-1)的纵坐标，若小于，则跳过该竖直线加工；若大于，则设置圆锯片的下刀面为加工刀面；当T_i-1＝0时，设置圆锯片的下刀面为加工刀面；其中T_i-1表示离散点P_i-1(x_i-1,y_i-1)到P_i(x_i,y_i)的刀具轨迹的刀偏值；

步骤S45、将离散轨迹坐标转换为圆锯片加工轨迹坐标。

6.如权利要求1所述的一种利用圆锯片加工石材栏杆的方法，其特征在于：所述步骤S50具体为：

依据圆锯片加工刀面以及圆锯片加工轨迹坐标生成加工G代码，并由加工机床运行加工G代码，利用圆锯片对石材栏杆进行加工。