一种加工鞋楦的方法技术

一种加工鞋楦的方法，首先对母楦进行扫描，得到其表面数据；其次根据扫描得到的表面数据进行运算，将其转换成控制刻楦机的铣刀刀位点运动轨迹的控制参数；最后按照控制参数控制铣刀刀位点的运动轨迹，对毛坯楦进行加工，从而得到和母楦相同的鞋楦。本发明专利技术从基于曲面离散点的角度，解决了由鞋楦曲面离散点计算出数控刻楦中刀路的问题，利用离散化和最小距离法简化了复杂的数学计算，利用查找表极大提高了计算速度；采用本发明专利技术所提供的加工鞋楦的方法加工出来的鞋楦外部尺寸精确，生产效率高。

Method for processing shoe last

A method for machining of shoe last, the first scan of shoe last, get the surface data; secondly, according to the operation surface data scanning, convert the control parameters into site trajectory of cutter control shoe last machine; finally, according to the control parameter to control the trajectory of cutter locus, the processing of the last blank so, get the same shoe and shoe last. The present invention from the surface of discrete points based on the perspective of solving the discrete points by the shoe last surface calculated last NC knife in the road, using the discrete and minimum distance method to simplify the complex calculation, using look-up table greatly improves the computation speed; the last process provided by the invention of the processing method the external shoe size precision, high production efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，尤其是一种基于母楦数字模型与加工刀具之间数据转换的加工鞋楦的方法。
技术介绍
鞋楦是制鞋时使用的提供基本造型的模子。它是一个复杂的由不规则的曲线和曲面所组成的自由曲面闭合体，其外形不能由初等曲面构成。通过三维扫描得到的鞋楦外形轮廓面是由一系列离散点构成的，它们满足一定的精度要求。传统的鞋楦加工方法是通过机械的接触式扫描设备扫描母楦，该母楦是设计出来的鞋楦样本，通过扫描得到数控刻楦机的走刀数据，然后直接将此数据输入数控刻楦机加工鞋楦。通常的加工鞋楦的方法是通过三维扫描设备，将母楦的形状表面数据扫描后，经过软件的处理转换成数控刻楦机的走刀数据，输入数控刻楦机加工鞋楦。数控刻楦机控制的是铣刀刀盘中心的位置，而三维扫描得到的是鞋楦表面轮廓的位置，两种数据之间的关系不是简单的加减关系。一般来说，实际加工时铣刀包络面与鞋楦表面只有一个接触点，即两个面相切。由几何知识容易知道，为了求出加工鞋楦表面上的某个点的刀位点(即刀盘中心位置)，可以在此点的法向上加上铣刀切口的直径，从而得到铣刀碗口中心O1的位置。由于铣刀刀盘中心O0点与O1点之间的相对位置不变，因此很容易从点O1的位置计算出铣刀刀盘中心O0点的位置。因为鞋楦表面是不规则的曲面，其法向几乎是处处变化的，所以铣刀的包络面与鞋楦表面的接触点也随之产生变化。如果使用这种方法来计算刀位点，就需要算出鞋楦表面各点的法向，计算量将非常大，导致生产效率低下。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种鞋楦数字模型与加工刀具之间的数据转换方法，该方法利用离散化和最小距离法简化了复杂的数学计算，利用查找表极大提高了计算速度，从基于曲面离散点的角度，解决了由鞋楦曲面面离散点计算出数控刻楦中刀路的问题，保证了鞋楦的加工精度，提高生产效率。为了实现上述目的，本专利技术提供，该方法包括以下步骤步骤A对母楦表面进行扫描，得到其表面数据；步骤B根据扫描得到的表面数据进行运算，将其转换成控制刻楦机铣刀的刀位点运动轨迹的控制参数；步骤C按照步骤B中所述的控制参数控制铣刀沿所述刀位点的运动轨迹，对毛坯楦进行加工，得到和母楦相同的鞋楦。步骤B所述的运算包括在三个坐标系中，将刀盘包络面离散化并计算刀位点的运动轨迹；其中，第一坐标系坐标原点位于鞋楦上，其以直角坐标(x，y，z)描述鞋楦所在的空间，Z轴与鞋楦的长度方向一致；第二坐标系坐标原点位于鞋楦上，其以柱坐标(r，α，z)描述鞋楦所在的空间，第二坐标系的原点与第一坐标系的原点相同，第二坐标系的Z轴与第一坐标系的Z轴重合；第三坐标系坐标原点固定在铣刀刀盘上，且为铣刀刀盘中心点，其以直角坐标(x，y，z)描述铣刀刀盘所在的空间，铣刀刀盘的轴线与第一坐标系的Z轴具有一倾角θ；当刀盘的倾角θ＝0时，第三坐标系的Z轴与第一坐标系的Z轴同向，第三坐标系的X轴指向第一坐标系的Z轴并与其垂直；当刀盘的倾角θ≠0，坐标系不变，仍为XYZ，只是刀盘整体以Y轴为轴心旋转了角度θ；其中，所述刀位点运动轨迹的计算方法具体包括设定刀盘中心的初始位置，具体步骤包括，在第二坐标系里，刀盘中心O0移至下一个参考轨迹点(rO0，i，αO0，i，zO0，i)，其坐标与上一个轨迹点的坐标(rO0，i-1，αO0，i-1，zO0，i-1)的关系为zO0,i=zO0,i-1+Δz0;]]>αO0,i=αO0,i-1+Δα0;]]>rO0,i=R0,]]>其中，Δz0和Δα0为刀盘在第二坐标系里作螺旋运动时在纵向z和角度α方向上的增量；在第二坐标系里，得到刀盘在毛坯楦上的投影区域DL内的鞋楦离散点，投影区域DL是刀具在当前位置能加工到的鞋楦离散点的集合；坐标变换，将投影区域DL内的点坐标由第一坐标系坐标变为第三坐标系里的坐标；在第三坐标系里，计算每个投影点到刀盘包络面的水平距离dx，1，所述的水平距离为投影点沿第三坐标系的X轴到刀盘包络面的最小距离，在这些水平距离中计算出最小距离dmin，在投影区域中确定加工点；在第二坐标系里，计算出加工鞋楦时刀盘的中心坐标rnc，l＝R0-dmin；αnc，i＝αo，i；znc，i＝zo，i；其中，rnc，i＝R0-dmin也就是刻楦时铣刀的进刀距离。在第三坐标系里计算水平距离的时候，对于鞋楦上一点(x，y，z)，不需要把它和查找表里的每个点进行比较，而是通过y和z可以迅速计算出其对应的索引，找到和这一点的y，z坐标最接近的刀盘包络面的离散点。如果没有对应点，则说明没有此点和刀盘包络面不存在投影交点；如果查找到的包络面对应点的坐标值为999，则说明也没有交点，解为虚数解，在此为了处理方便将虚解设置为999，找到了这一点对应的最接近的刀盘离散点之后，采用插值的方法计算出刀盘包络面的距离；综上所述，本专利技术从基于曲面离散点的角度，解决了由鞋楦曲面面离散点计算出数控刻楦中刀路的问题。本专利技术利用离散化和最小距离法简化了复杂的数学计算，利用查找表极大提高了计算速度。下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细地说明。附图说明图1为离散化的鞋楦表面示意图；图2为铣刀剖视图；图3为刀盘连接结构示意图；图4为铣刀刀盘包络面；图5为数控刻楦机结构示意图；图6为铣刀刀盘包络面与鞋楦的位置关系示意图；图7为本专利技术三个坐标系的设置位置示意图；图8为本专利技术加工鞋楦的工艺步骤流程图；图9为本专利技术将扫描数据运算后转换成控制刻楦机铣刀的刀位点运动轨迹的控制参数的工艺步骤流程图。具体实施例方式如图1所示，为离散化的鞋楦表面示意图。从图1中可知，鞋楦表面1是一个复杂的由不规则的曲线和曲面所组成的自由曲面闭合体，其外形不能由初等曲面构成。通过三维扫描得到的鞋楦外形轮廓面是由一系列离散点构成的，它们满足一定的精度要求。通常在加工鞋楦时，采用的是数控刻楦机。如图2、图3所示，分别为铣刀剖视图和刀盘连接结构示意图。如图2所示，铣刀2被设计成碗状，切口的直径为30mm左右。如图3所示，将3把相同的铣刀2被固定铣刀刀盘3上。每间隔120°安放一个铣刀2。加工时，铣刀刀盘3以7000-8000r/min的转速高速旋转，形成一个圆环状包络面A，如图4所示。因为转速很高，所以只要加工对象有一部分和这个圆环状的包络面相交，这部分就会被切割掉。数控刻楦机的主机工作时采用两坐标联动的加工方式，如图5所示。待加工的毛坯楦1’沿纵向固定在C轴上，并且在C轴步进电机的驱动下以C轴为中心旋转。同时，数控刻楦机通过同步齿轮、齿形皮带和丝杆带动Z轴滑动工作台，沿Z方向左右移动。通过X轴步进电机和丝杆，位于Z轴滑动工作台上面的X轴滑动工作台可沿X方向前后平移。固定在X轴滑动工作台上的高速防爆电机通过平皮带驱动铣刀刀盘高速旋转。因此，在X轴和Z轴两个滑动工作台的帮助下，高速旋转的刀碗可以在X-Z平面上自由运动，通过控制铣刀刀盘3中心与C轴中心的距离即可按照测量获得的鞋楦轮廓数据对毛坯楦每个截面外轮廓进行加工，切割掉多余的材料即可获得所需的鞋楦。由于铣刀刀盘的高速旋转，我们可以把整个刀具看成一个包络面，它实际上是由一个圆(铣刀刀口)旋转而成的圆环包络面面，只要加工材料和这个包络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工鞋楦的方法，其特征在于，该方法包括：步骤Ａ：对母楦表面进行扫描，得到其表面数据；步骤Ｂ：根据扫描得到的表面数据进行运算，将其转换成控制刻楦机铣刀的刀位点运动轨迹的控制参数；步骤Ｃ：按照步骤Ｂ中所述的控制参数控 制铣刀沿所述刀位点，对毛坯楦进行加工，得到和母楦相同的鞋楦。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤青，甘中学，韦巍，甘家付，刘晓鸣，
申请(专利权)人：新奥博为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]