CN102221826B - 一种零部件轮廓的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种零部件轮廓的加工方法,所加工轮廓的轮廓线由布设在同一平面上的一个圆弧段和两条直线段组成,两条直线段分别与圆弧段的左右两端点相接且均与圆弧段相切,该方法包括步骤:步骤一、建立平面直角坐标系:以圆弧段的圆心为坐标原点O,且以坐标原点O和圆弧段中点M所在直线为纵坐标建立平面直角坐标系;步骤二、采用数控机床对零部件的轮廓进行加工,加工过程如下:201、初始参数设定;202、所加工轮廓线各端点坐标值计算;203、切削加工。设计合理、加工步骤简单、实现方便且通用性强、出错率低,能解决由双直线与圆弧相切组成的轮廓加工过程中存在的计算坐标点和编制相应软件程序所花时间较长、出错率高等实际问题。
Description
技术领域
本发明属于零部件轮廓机加工方法,尤其是涉及一种零部件轮廓的加工方法。
背景技术
现如今,对机加工的精度要求越来越高。在所加工的零部件中,经常会遇到由双直线与圆弧相切组成的轮廓加工,该轮廓的轮廓线由一个圆弧段和分别与该圆弧段的左右两端部相接且均与该圆弧段相切的两条直线组成,例如如图2所示的采煤机行走箱1底部的外轮廓线。上述轮廓线中两条直线与圆弧段的相切点分别对应为两条直线与圆弧段之间交点,即该圆弧段的两端点。实际对上述轮廓线进行加工时,例如在普通镗床上加工上述轮廓时,需要计算相应的旋转角度并旋转工作台,操控不便,并且加工出来的外形有接棱,不平滑,外观质量差,为满足外观质量要求,需要用数控镗铣床编程加工。
但是,采用数控镗铣床加工上述轮廓时,关键是需要计算上述两条直线与圆弧段相切点的坐标,并编制相应的软件程序。由于上述计算过程繁琐,机床操作者计算坐标点和编制相应的软件程序所花时间至少需要30分钟,加工效率低,且出错率高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种零部件轮廓的加工方法,其设计合理、加工步骤简单、实现方便且通用性强、出错率低,能解决由双直线与圆弧相切组成的轮廓加工过程中存在的计算坐标点和编制相应软件程序所花时间较长、出错率高等实际问题。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种零部件轮廓的加工方法,所加工轮廓的轮廓线由布设在同一平面上的一个圆弧段和两条直线段组成,两条所述直线段分别与所述圆弧段的左右两端点相接且二者均与所述圆弧段相切,两条所述直线段分别为与所述圆弧段左端点C相接的直线段CD和与所述圆弧段右端点B相接的直线段AB,所述圆弧段对应的圆心角α<180°,直线段AB与圆弧段的相切点为所述圆弧段的右端点B,直线段CD与圆弧段的相切点为所述圆弧段的左端点C,其特征在于该方法包括以下步骤:
步骤一、建立平面直角坐标系:在所加工轮廓的轮廓线设计图纸上,以所述圆弧段的圆心为坐标原点O,且以坐标原点O和所述圆弧段的中点M所在直线为纵坐标,建立平面直角坐标系,所述圆弧段的中点M处于纵坐标的正半轴上;在所建立的平面直角坐标系中,右端点B(R21,R22)处于第一象限,左端点C(R31,R32)处于第二象限;同时,根据平面几何原理,对端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)所处位置进行判断,且判断得出端点A(R11,R12)处于第一象限、第四象限或横坐标轴正半轴上,端点D(R41,R42)处于第二象限、第三象限或横坐标轴负半轴上;再根据端点A和端点D所处位置的判断结果,并结合所加工轮廓的轮廓线设计尺寸,在平面直角坐标系中标出中点M(0,R1)、端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)的坐标,其中参数R1、|R11|、|R12|、|R41|和|R42|均为根据轮廓线设计尺寸与平面几何关系可直接得出的已知数值,R1为所述圆弧段的设计半径;
步骤二、采用数控机床对所加工零部件的轮廓进行加工,所采用的数控机床包括机架、安装在机架上且用于平稳夹持被加工零部件的夹持机构、安装在机架上的电动切削刀具、对所述电动切削刀具进行控制的控制器和与所述控制器相接的参数输入单元,所述电动切削刀具与所述控制器相接,且加工之前将被加工零部件平稳固定在所述夹持机构上,其加工过程如下:
201、初始参数设定:通过所述参数输入单元,输入参数值R1、|R11|、|R12|、|R41|和|R42|;同时,根据端点A和端点D所处位置的判断结果,通过所述参数输入单元输入端点A和端点D所处的位置;
202、各端点坐标值计算:所述数控机床中的控制器根据端点A和端点D所处的象限,对端点A(R11,R12)、端点D(R41,R42)、右端点B(R21,R22)和左端点C(R31,R32)的坐标值进行计算:
203、切削加工:所述控制器根据步骤202中计算得出的端点A(R11,R12)、端点D(R41,R42)、右端点B(R21,R22)和左端点C(R31,R32)的坐标值以及所述圆弧段的半径R1,按照由左至右或由右至左的加工路线对所述电动切削刀具进行控制,并完成所加工轮廓的连续切削加工过程。
上述一种零部件轮廓的加工方法,其特征是:步骤二中所述的数控机床为数控镗铣床。
上述一种零部件轮廓的加工方法,其特征是:步骤201中进行初始参数设定时,还需根据所加工零部件的设计加工图纸,判断所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线还是外轮廓线,并通过所述参数输入单元,输入所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线或外轮廓线。
上述一种零部件轮廓的加工方法,其特征是:步骤203中按照由右至左的加工路线对所述电动切削刀具进行控制时,所述控制器的控制过程包括以下步骤:
20311、提前进刀:所述控制器根据步骤201中所输入的初始参数,对电动切削刀具进行控制,并将所述电动切削刀具移至平面坐标点(R11+δ1,R12+δ1);当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ1=|δ1|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,δ1=-|δ1|;其中,|δ1|不小于所述电动切削刀具的刀具半径;
20312、竖向进给:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向下进行切削加工,直至切削至设计切削深度;
20313、切削:所述控制器先控制所述电动切削刀具由平面坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点A(R11,R12),再控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点A(R11,R12)逐渐切削至坐标点B(R21,R22),完成直线段AB的切削过程;其次,所述控制器控制所述电动切削刀具以R1为切削半径对所述圆弧段进行切削,并相应控制所述电动切削刀具由坐标点B(R21,R22)逐渐切削至坐标点C(R31,R32);之后,所述控制器控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点C(R31,R32)逐渐切削至坐标点D(R41,R42),则完成直线段CD的切削过程;
20314、延后退刀:所述控制器控制所述电动切削刀具由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2),当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ2=|δ2|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,δ2=-|δ2|;其中,|δ2|不小于所述电动切削刀具的刀具半径;
步骤20313和步骤20314进行切削过程中,所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿模块对所述电动切削刀具进行切削控制;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为右刀补模块G42;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为左刀补模块G41;
20315、取消刀具补偿:所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿取消模块G40取消所述电动切削刀具的刀具半径补偿功能;
20316、退刀:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向上提升,直至将所述电动切削刀具提升至离开被加工零部件上表面为止,则完成所加工零部件轮廓的加工过程。
上述一种零部件轮廓的加工方法,其特征是:步骤20313中所述的控制所述电动切削刀具由平面坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点A(R11,R12)时,所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点(R11+δ1,R12),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R11+δ1,R12)切削至坐标点A(R11,R12);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点(R11,R12+δ1),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R11,R12+δ1)切削至坐标点A(R11,R12);
相应地,步骤20314中控制所述电动切削刀具由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2)时,所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41,R42+δ2),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41,R42+δ2)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R41-δ2,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2)。
上述一种零部件轮廓的加工方法,其特征是:步骤203中按照由左至右的加工路线对所述电动切削刀具进行控制时,所述控制器的控制过程包括以下步骤:
20321、提前进刀:所述控制器根据步骤201中所输入的初始参数,对电动切削刀具进行控制,并将所述电动切削刀具移至平面坐标点(R41-δ3,R42+δ3);当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ3=|δ3|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,δ3=-|δ3|;其中,|δ3|不小于所述电动切削刀具的刀具半径;
20322、竖向进给:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向下进行切削加工,直至切削至设计切削深度;
20323、切削:所述控制器先控制所述电动切削刀具由平面坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点D(R41,R42),再控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点D(R41,R42)逐渐切削至坐标点C(R31,R32),完成直线段CD的切削过程;其次,所述控制器控制所述电动切削刀具以R1为切削半径对所述圆弧段进行切削,并相应控制所述电动切削刀具由坐标点C(R31,R32)逐渐切削至坐标点B(R21,R22);之后,所述控制器控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点B(R21,R22)逐渐切削至坐标点A(R11,R12),则完成直线段AB的切削过程;
20324、延后退刀:所述控制器控制所述电动切削刀具由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4),当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ4=|δ4|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,δ4=-|δ4|;其中,|δ4|不小于所述电动切削刀具的刀具半径;
步骤20323和步骤20324进行切削过程中,所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿模块对所述电动切削刀具进行切削控制;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为左刀补模块G41;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为右刀补模块G42;
20325、取消刀具补偿:所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿取消模块G40取消所述电动切削刀具的刀具半径补偿功能;
20326、退刀:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向上提升,直至将所述电动切削刀具提升至离开被加工零部件上表面为止,则完成所加工零部件轮廓的加工过程。
上述一种零部件轮廓的加工方法,其特征是:步骤20323中所述的控制所述电动切削刀具由由平面坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点D(R41,R42)时,所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点(R41-δ3,R42),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41-δ3,R42)切削至坐标点D(R41,R42);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点(R41,R42+δ3),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R41,R42+δ3)切削至坐标点A(R11,R12);
相应地,步骤20324中控制所述电动切削刀具由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4)时,所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11,R12+δ4),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R11,R12+δ4)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R11+δ4,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4)。
上述一种零部件轮廓的加工方法,其特征是:步骤一中所述的对端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)所处位置进行判断时,人为通过计算进行判断或通过处理器进行判断且二者的判断方法相同;其中,对端点A(R11,R12)所处位置进行判断时,先计算的数值:当Ψ<90°时,端点A(R11,R12)处于第一象限;当Ψ>90°时,端点A(R11,R12)处于第四象限;当Ψ=90°时,端点A(R11,R12)处于横坐标轴正半轴上;式中,α为所述圆弧段对应的圆心角,l1为直线段AB的长度,且α和l1均为所加工轮廓的已知设计尺寸;
相应地,对端点D(R41,R42)所处位置进行判断时,先计算的数值:当Φ<90°时,端点D(R41,R42)处于第二象限;当Φ>90°时,端点D(R41,R42)处于第三象限;当Φ=90°时,端点D(R41,R42)处于横坐标轴负半轴上;式中,α为所述圆弧段对应的圆心角,l2为直线段CD的长度,且α和l2均为所加工轮廓的已知设计尺寸。
上述一种零部件轮廓的加工方法,其特征是:步骤一中所述的根据端点A和端点D所处位置的判断结果,并结合所加工轮廓的轮廓线设计尺寸,在平面直角坐标系中标出中点M(0,R1)、端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)的坐标时,人为通过计算或通过处理器换算得出|R11|、|R12|、|R41|和|R42|的具体数值,R1为所加工轮廓的已知设计尺寸;
当端点D处于横坐标轴负半轴上时,且|R42|=0。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、设计合理、加工方法步骤简便且实现方便。
2、通用性强,对由双直线与圆弧相切组成的轮廓均可进行加工。
3、计算过程简单,巧妙地利用平面直角坐标系,能大幅度简化现有计算两条直线与圆弧段间相切点坐标时的计算过程,只需将已知的设计尺寸代入通用计算公式和的数值,求解出Ψ和Φ的数值,且根据Ψ和Φ的数值数值能简便得出端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)的具体所处位置;同时结合端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)所处位置的判断结果,利用通用的计算公式可直接换算得出|R11|、|R12|、|R41|和|R42|的具体数值。
4、加工过程简单且操控方便,实际加工时,只需输入已知设计参数R1(即圆弧段的设计半径)以及利用平面直角坐标系换算得出的|R11|、|R12|、|R41|和|R42|的具体数值,便可利用通用的软件处理程序完成轮廓线的切削加工过程。同时由于本发明对此类由双直线与圆弧相切组成的轮廓具有通用性,因而无需再花费多余时间编制软件程序。并且,实际加工过程中,无需对工作台进行旋转,因而操作非常简便,智能化程度较高。
5、加工效果好且加工效率高,利用本软件处理程序,操作者只需按图纸要求需输入5个尺寸参数(即R1、|R11|、|R12|、|R41|和|R42|)就可以完成程序的编制,极大的节约了编程辅助时间,并且出错几率为零,可不经过模拟试切,直接进行加工,实际应用效果极佳。同时,结合刀补原理编制软件处理程序,能大幅提高加工效率。另外,采用本发明加工出来的轮廓外形无接棱且非常平滑,外观质量较好。
综上所述,本发明设计合理、设计合理、加工步骤简单、实现方便且通用性强、出错率低,能解决由双直线与圆弧相切组成的轮廓加工过程中存在的计算坐标点和编制相应软件程序所花时间较长、计算过程繁琐、出错率高等实际问题。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的加工方法流程框图。
图2为采用本发明所加工采煤机行走箱底部的结构示意图。
图3为本发明所建立平面直角坐标系的结构示意图。
附图标记说明:
具体实施方式
如图1的一种零部件轮廓的加工方法,所加工轮廓的轮廓线由布设在同一平面上的一个圆弧段和两条直线段组成,两条所述直线段分别与所述圆弧段的左右两端点相接且二者均与所述圆弧段相切,两条所述直线段分别为与所述圆弧段左端点C相接的直线段CD和与所述圆弧段右端点B相接的直线段AB,所述圆弧段对应的圆心角α<180°,直线段AB与圆弧段的相切点为所述圆弧段的右端点B,直线段CD与圆弧段的相切点为所述圆弧段的左端点C,且该加工方法包括以下步骤:
步骤一、建立平面直角坐标系:在所加工轮廓的轮廓线设计图纸上,以所述圆弧段的圆心为坐标原点O,且以坐标原点O和所述圆弧段的中点M所在直线为纵坐标,建立平面直角坐标系,所述圆弧段的中点M处于纵坐标的正半轴上;在所建立的平面直角坐标系中,右端点B(R21,R22)处于第一象限,左端点C(R31,R32)处于第二象限;同时,根据平面几何原理,对端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)所处位置进行判断,且判断得出端点A(R11,R12)处于第一象限、第四象限或横坐标轴正半轴上,端点D(R41,R42)处于第二象限、第三象限或横坐标轴负半轴上;再根据端点A和端点D所处位置的判断结果,并结合所加工轮廓的轮廓线设计尺寸,在平面直角坐标系中标出中点M(0,R1)、端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)的坐标,其中参数R1、|R11|、|R12|、|R41|和|R42|均为根据轮廓线设计尺寸与平面几何关系可直接得出的已知数值,R1为所述圆弧段的设计半径。
实际建立平面直角坐标系时,在所加工轮廓的轮廓线设计图纸上,利用计算机或人为在所加工轮廓的轮廓线设计图纸建立平面直角坐标系,详见图3。
实际加工过程中,对端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)所处位置进行判断时,人为通过计算进行判断或通过处理器进行判断,且二者的判断方法相同。
其中,对端点A(R11,R12)所处位置进行判断时,先计算的数值:当Ψ<90°时,端点A(R11,R12)处于第一象限;当Ψ>90°时,端点A(R11,R12)处于第四象限;当Ψ=90°时,端点A(R11,R12)处于横坐标轴正半轴上;式中,α为所述圆弧段对应的圆心角,l1为直线段AB的长度,且α和l1均为所加工轮廓的已知设计尺寸。
相应地,对端点D(R41,R42)所处位置进行判断时,先计算的数值:当Φ<90°时,端点D(R41,R42)处于第二象限;当Φ>90°时,端点D(R41,R42)处于第三象限;当Φ=90°时,端点D(R41,R42)处于横坐标轴负半轴上;式中,α为所述圆弧段对应的圆心角,l2为直线段CD的长度,且α和l2均为所加工轮廓的已知设计尺寸。
综上,本发明巧妙地利用平面直角坐标系,大幅度简化了现有计算两条直线与圆弧段间相切点坐标时的计算过程,只需将已知的设计尺寸代入通用计算公式和的数值,求解出Ψ和Φ的数值,且根据Ψ和Φ的数值数值能简便得出端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)的具体所处位置。
本步骤中,根据端点A和端点D所处位置的判断结果,并结合所加工轮廓的轮廓线设计尺寸,在平面直角坐标系中标出中点M(0,R1)、端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)的坐标时,人为通过计算或通过处理器换算得出|R11|、|R12|、|R41|和|R42|的具体数值,R1为所加工轮廓的已知设计尺寸。
有上述可知,结合端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)所处位置的判断结果,利用上述通用的计算公式可直接换算得出|R11|、|R12|、|R41|和|R42|的具体数值。
因而,对于此类轮廓线进行加工时,只需将已知的设计参数(具体指R1、α、l1和l2代入上述通用的计算公式),即可准确判断出端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)所处的位置,同时能简便换算出|R11|、|R12|、|R41|和|R42|的具体数值。
本实施例中,如图2和图3所示,所加工的零部件为采煤机行走箱1,且具体为采煤机行走箱1底部且由一个圆弧段和两条直线段组成的外轮廓线,两条直线段分别为直线段AB和直线段CD,并且圆弧段对应的圆心角α、圆弧段的半径R1、直线段AB的长度l1和直线段CD的长度l2均为已知的设计尺寸。同时,右端点B(R21,R22)和端点A(R11,R12)均处于第一象限,左端点C(R31,R32)和端点D(R41,R42)均处于第二象限。
步骤二、采用数控机床对所加工零部件的轮廓进行加工,所采用的数控机床包括机架、安装在机架上且用于平稳夹持被加工零部件的夹持机构、安装在机架上的电动切削刀具、对所述电动切削刀具进行控制的控制器和与所述控制器相接的参数输入单元,所述电动切削刀具与所述控制器相接,且加工之前将被加工零部件平稳固定在所述夹持机构上,其加工过程如下:
201、初始参数设定:通过所述参数输入单元,输入参数值R1、|R11|、|R12|、|R41|和|R42|;同时,根据端点A和端点D所处位置的判断结果,通过所述参数输入单元输入端点A和端点D所处的位置。
实际操作时,步骤201中进行初始参数设定时,还需根据所加工零部件的设计加工图纸,判断所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线还是外轮廓线,并通过所述参数输入单元,输入所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线或外轮廓线。
本实施例中,还需输入所加工轮廓的轮廓线为采煤机行走箱1底部的外轮廓线。
202、各端点坐标值计算:所述数控机床中的控制器根据端点A和端点D所处的象限,对端点A(R11,R12)、端点D(R41,R42)、右端点B(R21,R22)和左端点C(R31,R32)的坐标值进行计算:
当端点A处于第一象限时,R11=|R11|且R12=|R12|;控制器调用公式R21=R1×sinβ1和R22=R1×cosβ1,计算得出右端点B(R21,R22)的坐标值,式中;
本实施例中,由于端点A(R11,R12)处于第一象限,则R11=|R11|且R12=|R12|;控制器调用公式R21=R1×sinβ1和R22=R1×cosβ1,计算得出右端点B(R21,R22)的坐标值。同时,由于端点D(R41,R42)处于第二象限,则R41=-|R41|且R42=|R42|;控制器调用公式R31=-R1×sinγ1和R32=R1×cosγ1,计算得出左端点C(R31,R32)的坐标值。
203、切削加工:所述控制器根据步骤202中计算得出的端点A(R11,R12)、端点D(R41,R42)、右端点B(R21,R22)和左端点C(R31,R32)的坐标值以及所述圆弧段的半径R1,按照由左至右或由右至左的加工路线对所述电动切削刀具进行控制,并完成所加工轮廓的连续切削加工过程。
本实施例中,步骤203中按照由右至左的加工路线对所述电动切削刀具进行控制,且所述控制器的控制过程包括以下步骤:
20311、提前进刀:所述控制器根据步骤201中所输入的初始参数,对电动切削刀具进行控制,并将所述电动切削刀具移至平面坐标点(R11+δ1,R12+δ1);当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ1=|δ1|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,δ1=-|δ1|;其中,|δ1|不小于所述电动切削刀具的刀具半径。
20312、竖向进给:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向下进行切削加工,直至切削至设计切削深度。
20313、切削:所述控制器先控制所述电动切削刀具由平面坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点A(R11,R12),再控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点A(R11,R12)逐渐切削至坐标点B(R21,R22),完成直线段AB的切削过程;其次,所述控制器控制所述电动切削刀具以R1为切削半径对所述圆弧段进行切削,并相应控制所述电动切削刀具由坐标点B(R21,R22)逐渐切削至坐标点C(R31,R32);之后,所述控制器控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点C(R31,R32)逐渐切削至坐标点D(R41,R42),则完成直线段CD的切削过程。
20314、延后退刀:所述控制器控制所述电动切削刀具由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2),当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ2=|δ2|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,δ2=-|δ2|;其中,|δ2|不小于所述电动切削刀具的刀具半径。
步骤20313和步骤20314进行切削过程中,所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿模块对所述电动切削刀具进行切削控制;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为右刀补模块G42;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为左刀补模块G41。
20315、取消刀具补偿:所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿取消模块G40取消所述电动切削刀具的刀具半径补偿功能。
20316、退刀:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向上提升,直至将所述电动切削刀具提升至离开被加工零部件上表面为止,则完成所加工零部件轮廓的加工过程。
本实施例中,步骤二中所述的数控机床为数控镗铣床,且其控制器采用SIEMENS 840D系统。步骤20311和20314中所述的|δ1|=|δ2|=100mm,所述电动切削刀具的刀具半径=40mm。步骤20312中竖向进给的切深为100mm,步骤20316中将电动切削刀具沿Z轴方向竖直向上提升的高度为300mm。并且,步骤20313和步骤20314进行切削过程中,所述控制器调用的刀具半径补偿模块为右刀补模块G42。
实际加工过程中,步骤20313中所述的控制所述电动切削刀具由平面坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点A(R11,R12)时,所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点(R11+δ1,R12),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R11+δ1,R12)切削至坐标点A(R11,R12);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点(R11,R12+δ1),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R11,R12+δ1)切削至坐标点A(R11,R12)。
相应地,步骤20314中控制所述电动切削刀具由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2)时,所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41,R42+δ2),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41,R42+δ2)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R41-δ2,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2)。
本实施例中,步骤20313中控制所述电动切削刀具由平面坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点A(R11,R12)时,先控制电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点(R11+δ1,R12),再控制电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R11+δ1,R12)切削至坐标点A(R11,R12)。步骤20314中控制电动切削刀具由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2)时,先控制电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41,R42+δ2),再控制电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41,R42+δ2)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2)。
实际加工时,步骤203中还可以按照由左至右的加工路线对所述电动切削刀具进行控制,且此时控制器的控制过程包括以下步骤:
20321、提前进刀:所述控制器根据步骤201中所输入的初始参数,对电动切削刀具进行控制,并将所述电动切削刀具移至平面坐标点(R41-δ3,R42+δ3);当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ3=|δ3|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,δ3=-|δ3|;其中,|δ3|不小于所述电动切削刀具的刀具半径。
20322、竖向进给:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向下进行切削加工,直至切削至设计切削深度。
20323、切削:所述控制器先控制所述电动切削刀具由平面坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点D(R41,R42),再控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点D(R41,R42)逐渐切削至坐标点C(R31,R32),完成直线段CD的切削过程;其次,所述控制器控制所述电动切削刀具以R1为切削半径对所述圆弧段进行切削,并相应控制所述电动切削刀具由坐标点C(R31,R32)逐渐切削至坐标点B(R21,R22);之后,所述控制器控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点B(R21,R22)逐渐切削至坐标点A(R11,R12),则完成直线段AB的切削过程。
20324、延后退刀:所述控制器控制所述电动切削刀具由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4),当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ4=|δ4|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,δ4=-|δ4|;其中,|δ4|不小于所述电动切削刀具的刀具半径。
步骤20323和步骤20324进行切削过程中,所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿模块对所述电动切削刀具进行切削控制;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为左刀补模块G41;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为右刀补模块G42;
20325、取消刀具补偿:所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿取消模块G40取消所述电动切削刀具的刀具半径补偿功能。
20326、退刀:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向上提升,直至将所述电动切削刀具提升至离开被加工零部件上表面为止,则完成所加工零部件轮廓的加工过程。
步骤20323中所述的控制所述电动切削刀具由由平面坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点D(R41,R42)时,所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点(R41-δ3,R42),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41-δ3,R42)切削至坐标点D(R41,R42);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点(R41,R42+δ3),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R41,R42+δ3)切削至坐标点A(R11,R12);
相应地,步骤20324中控制所述电动切削刀具由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4)时,所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11,R12+δ4),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R11,R12+δ4)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R11+δ4,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4)。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种零部件轮廓的加工方法,所加工轮廓的轮廓线由布设在同一平面上的一个圆弧段和两条直线段组成,两条所述直线段分别与所述圆弧段的左右两端点相接且二者均与所述圆弧段相切,两条所述直线段分别为与所述圆弧段左端点C相接的直线段CD和与所述圆弧段右端点B相接的直线段AB,所述圆弧段对应的圆心角α<180°,直线段AB与圆弧段的相切点为所述圆弧段的右端点B,直线段CD与圆弧段的相切点为所述圆弧段的左端点C,其特征在于该方法包括以下步骤:
步骤一、建立平面直角坐标系:在所加工轮廓的轮廓线设计图纸上,以所述圆弧段的圆心为坐标原点O,且以坐标原点O和所述圆弧段的中点M所在直线为纵坐标,建立平面直角坐标系,所述圆弧段的中点M处于纵坐标的正半轴上;在所建立的平面直角坐标系中,右端点B(R21,R22)处于第一象限,左端点C(R31,R32)处于第二象限;同时,根据平面几何原理,对端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)所处位置进行判断,且判断得出端点A(R11,R12)处于第一象限、第四象限或横坐标轴正半轴上,端点D(R41,R42)处于第二象限、第三象限或横坐标轴负半轴上;再根据端点A和端点D所处位置的判断结果,并结合所加工轮廓的轮廓线设计尺寸,在平面直角坐标系中标出中点M(0,R1)、端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)的坐标,其中参数R1、|R11|、|R12|、|R41|和|R42|均为根据轮廓线设计尺寸与平面几何关系可直接得出的已知数值,R1为所述圆弧段的设计半径;
步骤二、采用数控机床对所加工零部件的轮廓进行加工,所采用的数控机床包括机架、安装在机架上且用于平稳夹持被加工零部件的夹持机构、安装在机架上的电动切削刀具、对所述电动切削刀具进行控制的控制器和与所述控制器相接的参数输入单元,所述电动切削刀具与所述控制器相接,且加工之前将被加工零部件平稳固定在所述夹持机构上,其加工过程如下:
201、初始参数设定:通过所述参数输入单元,输入参数值R1、|R11|、|R12|、|R41|和|R42|;同时,根据端点A和端点D所处位置的判断结果,通过所述参数输入单元输入端点A和端点D所处的位置;
202、各端点坐标值计算:所述数控机床中的控制器根据端点A和端点D所处的象限,对端点A(R11,R12)、端点D(R41,R42)、右端点B(R21,R22)和左端点C(R31,R32)的坐标值进行计算:
203、切削加工:所述控制器根据步骤202中计算得出的端点A(R11, R12)、端点D(R41,R42)、右端点B(R21,R22)和左端点C(R31,R32)的坐标值以及所述圆弧段的半径R1,按照由左至右或由右至左的加工路线对所述电动切削刀具进行控制,并完成所加工轮廓的连续切削加工过程。
2.按照权利要求1所述的一种零部件轮廓的加工方法,其特征在于:步骤二中所述的数控机床为数控镗铣床。
3.按照权利要求1或2所述的一种零部件轮廓的加工方法,其特征在于:步骤201中进行初始参数设定时,还需根据所加工零部件的设计加工图纸,判断所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线还是外轮廓线,并通过所述参数输入单元,输入所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线或外轮廓线。
4.按照权利要求3所述的一种零部件轮廓的加工方法,其特征在于:步骤203中按照由右至左的加工路线对所述电动切削刀具进行控制时,所述控制器的控制过程包括以下步骤:
20311、提前进刀:所述控制器根据步骤201中所输入的初始参数,对电动切削刀具进行控制,并将所述电动切削刀具移至平面坐标点(R11+δ1,R12+δ1);当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ1=|δ1|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,δ1=-|δ 1|;其中,|δ1|不小于所述电动切削刀具的刀具半径;
20312、竖向进给:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向下进行切削加工,直至切削至设计切削深度;
20313、切削:所述控制器先控制所述电动切削刀具由平面坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点A(R11,R12),再控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点A(R11,R12)逐渐切削至坐标点B(R21,R22),完成直线段AB的切削过程;其次,所述控制器控制所述电动切削刀具以R1为切削半径对所述圆弧段进行切削,并相应控制所述电动切削刀具由坐标点B(R21,R22)逐渐切削至坐标点C(R31,R32);之后,所述控制器控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点C(R31,R32)逐渐切削至 坐标点D(R41,R42),则完成直线段CD的切削过程;
20314、延后退刀:所述控制器控制所述电动切削刀具由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2),当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ2=|δ2|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,δ2=-|δ2|;其中,|δ2|不小于所述电动切削刀具的刀具半径;
步骤20313和步骤20314进行切削过程中,所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿模块对所述电动切削刀具进行切削控制;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为右刀补模块G42;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为左刀补模块G41;
20315、取消刀具补偿:所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿取消模块G40取消所述电动切削刀具的刀具半径补偿功能;
20316、退刀:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向上提升,直至将所述电动切削刀具提升至离开被加工零部件上表面为止,则完成所加工零部件轮廓的加工过程。
5.按照权利要求4所述的一种零部件轮廓的加工方法,其特征在于:步骤20313中所述的控制所述电动切削刀具由平面坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点A(R11,R12)时,所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点(R11+δ1,R12),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R11+δ 1,R12)切削至坐标点A(R11,R12);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R11+δ1,R12+δ1)切削至坐标点(R11,R12+δ1),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R11,R12+δ1)切削至坐标点A(R11,R12);
相应地,步骤20314中控制所述电动切削刀具由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2)时,所述控制器先控制所述电动切削刀 具沿Y轴方向由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41,R42+δ2),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41,R42+δ2)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点D(R41,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R41-δ2,R42)切削至坐标点(R41-δ2,R42+δ2)。
6.按照权利要求3所述的一种零部件轮廓的加工方法,其特征在于:步骤203中按照由左至右的加工路线对所述电动切削刀具进行控制时,所述控制器的控制过程包括以下步骤:
20321、提前进刀:所述控制器根据步骤201中所输入的初始参数,对电动切削刀具进行控制,并将所述电动切削刀具移至平面坐标点(R41-δ3,R42+δ3);当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ3=|δ3|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,δ3=-|δ 3|;其中,|δ3|不小于所述电动切削刀具的刀具半径;
20322、竖向进给:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向下进行切削加工,直至切削至设计切削深度;
20323、切削:所述控制器先控制所述电动切削刀具由平面坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点D(R41,R42),再控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点D(R41,R42)逐渐切削至坐标点C(R31,R32),完成直线段CD的切削过程;其次,所述控制器控制所述电动切削刀具以R1为切削半径对所述圆弧段进行切削,并相应控制所述电动切削刀具由坐标点C(R31,R32)逐渐切削至坐标点B(R21,R22);之后,所述控制器控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点B(R21,R22)逐渐切削至坐标点A(R11,R12),则完成直线段AB的切削过程;
20324、延后退刀:所述控制器控制所述电动切削刀具由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4),当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,δ4=|δ4|;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时, δ4=-|δ4|;其中,|δ4|不小于所述电动切削刀具的刀具半径;
步骤20323和步骤20324进行切削过程中,所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿模块对所述电动切削刀具进行切削控制;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为左刀补模块G41;当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时,所调用的刀具半径补偿模块为右刀补模块G42;
20325、取消刀具补偿:所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法,调用刀具半径补偿取消模块G40取消所述电动切削刀具的刀具半径补偿功能;
20326、退刀:所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向上提升,直至将所述电动切削刀具提升至离开被加工零部件上表面为止,则完成所加工零部件轮廓的加工过程。
7.按照权利要求6所述的一种零部件轮廓的加工方法,其特征在于:步骤20323中所述的控制所述电动切削刀具由由平面坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点D(R41,R42)时,所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点(R41-δ3,R42),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41-δ3,R42)切削至坐标点D(R41,R42);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41-δ3,R42+δ3)切削至坐标点(R41,R42+δ3),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R41,R42+δ3)切削至坐标点A(R11,R12);
相应地,步骤20324中控制所述电动切削刀具由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4)时,所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11,R12+δ4),再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R11,R12+δ 4)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4);或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点A(R11,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12),再控制所述 电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R11+δ4,R12)切削至坐标点(R11+δ4,R12+δ4)。
8.按照权利要求1或2所述的一种零部件轮廓的加工方法,其特征在于:步骤一中所述的对端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)所处位置进行判断时,人为通过计算进行判断或通过处理器进行判断且二者的判断方法相同;其中,对端点A(R11,R12)所处位置进行判断时,先计算 的数值:当Ψ<90°时,端点A(R11,R12)处于第一象限;当Ψ>90°时,端点A(R11,R12)处于第四象限;当Ψ=90°时,端点A(R11,R12)处于横坐标轴正半轴上;式中,α为所述圆弧段对应的圆心角,l1为直线段AB的长度,且α和l1均为所加工轮廓的已知设计尺寸;
9.按照权利要求1或2所述的一种零部件轮廓的加工方法,其特征在于:步骤一中所述的根据端点A和端点D所处位置的判断结果,并结合所加工轮廓的轮廓线设计尺寸,在平面直角坐标系中标出中点M(0,R1)、端点A(R11,R12)和端点D(R41,R42)的坐标时,人为通过计算或通过处理器换算得出|R11|、|R12|、|R41|和|R42|的具体数值,R1为所加工轮廓的已知设计尺寸;
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