CN102649285B - 双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法，在导入单刀加工数据后，双刀机床根据单刀加工数据获得目标加工图形，再根据所述的目标加工图形获得双刀目标刀路，最后根据双刀目标刀路和初始化设定进行加工，采用本发明的方法，无需将加工件的单刀加工数据转换为G代码，即可将其双刀车床加工数据，从而简化双刀车床操作流程，便于普通操作工利用双刀车床，且本发明的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法的应用方式简便，实现成本低廉，应用范围也较为广泛。

Description

双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法

技术领域

本发明涉及数控技术领域，特别涉及数控机床控制方法技术领域，具体是指一种双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法。

背景技术

随着人们生活水平不断提高，对各种家具和各种装饰品要求也不断提高，如木质楼梯的罗马立柱、桌椅腿、挂衣架、花瓶等回转体木制品大多是通过木工车床加工而成。这些装饰杆件都是用正方形的木条车削而成，木工车床有单刀架和双刀架。在制作过程中第一步先将待加工工件安置在木工车床固定位置，第二步在加工件上设定工件原点，第三步导入加工文件开始加工。采用单刀木工车床进行加工的缺点在于，加工后的工件局部比较粗糙，要想车削出理想的效果需要多次车削，而且遇到比较粗大的工件单刀木工车床无法一步车削到位，因此加工适用范围有限，加工效率较低。采用双刀木工车床能够有效克服单刀车床的上述缺陷，能够大幅提高车削精度，也可用于粗大工件的加工。但是，双刀车床的缺点在于，其加工实现的方法比较复杂，操作工需要用AutoCAD绘制出加工件的单线图，然后用各种专用的编程软件（如：JDpaint/Type3/UG/Rhinoceros等）将单线图生成双刀控制的G代码，双刀机床才能根据G代码进行加工，这样繁琐的操作步骤不易于普通操作工的学习和使用，这极大制约了双刀车床的推广应用。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种无需将加工件的单线图转换为G代码，即可作为双刀车床加工数据，从而简化双刀车床操作流程，便于普通操作工利用双刀车床，且应用方式简便，实现成本低廉，应用范围较为广泛的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法。

为了实现上述的目的，本发明的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法包括以下步骤：

（1）用户对于所述的双刀车床进行初始化设定，并导入单刀加工数据；

（2）所述的双刀机床根据所述的单刀加工数据获得目标加工图形；

（3）所述的双刀机床根据所述的目标加工图形获得双刀目标刀路；

（4）所述的双刀车床根据所述的双刀目标刀路和所述的初始化设定进行加工。

该双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法中，所述的单刀加工数据为描述最终加工成型形状的单线图文件。

该双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法中，所述的双刀机床根据所述的单线图文件获得目标加工图形，具体为：双刀机床根据所述的单刀加工数据获得组成目标加工图形的连续坐标集合。

该双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法中，所述的双刀机床根据所述的目标加工图形获得双刀目标刀路，具体为：所述的双刀机床根据所述的坐标集合获得由双刀加工深度及对应的双刀位置组成的连续加工数据集合。

该双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法中，所述的用户对于所述的双刀车床进行初始化设定，具体为：用户对于所述的双刀车床进行车床参数设定和加工参数设定，所述的车床参数为双刀间距；所述的加工参数包括粗车余量、粗车刀停车位置、精车刀停车位置和离散步长。

该双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法中，所述的双刀加工深度中精车刀加工深度为根据目标加工图形的坐标集获得的实际加工深度；所述的双刀加工深度中粗车刀加工深度为所述的实际加工深度与所述的粗车余量之间的差。

该双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法中，所述的双刀车床根据所述的双刀目标刀路和所述的初始化设定进行加工，具体为：所述的粗车刀根据所述的粗车刀加工深度与粗车刀位置组成的连续加工数据集合进行加工，所述的精车刀根据所述的精车刀加工深度与精车刀位置组成的连续加工数据集合进行加工，且所述的粗车刀与精车刀的加工方向相同。

该双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法中，所述的双刀车床根据所述的双刀目标刀路和所述的初始化设定进行加工的步骤顺序包括：

（41）粗车单独加工阶段，所述的粗车刀开始进行加工，所述的精车刀尚位于加工工件外，并与粗车刀之间保持预设的双刀间距；

（42）双车同时加工阶段，所述的粗车刀和精车刀均进行工件加工，且精车刀与粗车刀之间保持所述的双刀间距，直至所述的粗车刀到达所述的粗车刀停车位置；

（43）精车单独加工阶段，所述的粗车刀停止加工，所述的精车刀单独加工至所述的精车刀到达所述的精车刀停车位置。

该双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法为利用双刀木工车床进行木工加工的方法，则所述的双刀间距用以限制所述的加工工件处于安全的加工温度范围内。

采用了该发明的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法，在导入单刀加工数据后，双刀机床根据单刀加工数据获得目标加工图形，再根据所述的目标加工图形获得双刀目标刀路，最后根据双刀目标刀路和初始化设定进行加工，实现了无需将加工件的单刀加工数据转换为G代码，即可将其双刀车床加工数据，从而简化双刀车床操作流程，便于普通操作工利用双刀车床，且本发明的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法的应用方式简便，实现成本低廉，应用范围也较为广泛。

附图说明

图1为本发明的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法的步骤流程图。

图2为本发明的方法在实际应用中系统设定停车位置示意图。

图3为本发明的方法在实际应用中系统设定工件原点示意图。

图4为本发明的方法在实际应用中Y轴从停车位置移动到工件原点。

图5为本发明的方法在实际应用中X轴从停车位置移动到粗加工位置，Z轴移动到安全高度。

图6为本发明的方法在实际应用中X轴正常加工，当Y轴走完双刀间距之后，Z轴已经斜线插补到X轴的工件原点。

图7为本发明的方法在实际应用中双刀正常加工阶段。

图8为本发明的方法在实际应用中X轴移动到加工程序的结束点。

图9为本发明的方法在实际应用中Z轴加工到程序的结束点时X轴以斜线的方式运动到停车位置。

图10为本发明的方法在实际应用中X轴在停车位置等待Z轴移动到停车位置。

图11为本发明的方法在实际应用中Y轴移动到停车位置，等待安装工件。

图12为本发明的方法在实际应用中双刀动作的连贯图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1所示，为本发明的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法的步骤流程图。

在一种实施方式中，该双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法包括以下步骤：

（1）用户对于所述的双刀车床进行初始化设定，并导入单刀加工数据；

（2）所述的双刀机床根据所述的单刀加工数据获得目标加工图形；

（3）所述的双刀机床根据所述的目标加工图形获得双刀目标刀路；

（4）所述的双刀车床根据所述的双刀目标刀路和所述的初始化设定进行加工。

在一种较优选的实施方式中，所述的单刀加工数据为描述最终加工成型形状的单线图文件。

则步骤（1）所述的用户对于所述的双刀车床进行初始化设定，具体为：用户对于所述的双刀车床进行车床参数设定和加工参数设定，所述的车床参数为双刀间距；所述的加工参数包括粗车余量、粗车刀停车位置、精车刀停车位置和离散步长。

步骤（2）所述的双刀机床根据所述的单线图文件获得目标加工图形，具体为：双刀机床根据所述的单刀加工数据获得组成目标加工图形的连续坐标集合。

且步骤（3）所述的双刀机床根据所述的目标加工图形获得双刀目标刀路，具体为：所述的双刀机床根据所述的坐标集合获得由双刀加工深度及对应的双刀位置组成的连续加工数据集合。

在一种进一步优选的较优选的实施方式中，所述的双刀加工深度中精车刀加工深度为根据目标加工图形的坐标集获得的实际加工深度；所述的双刀加工深度中粗车刀加工深度为所述的实际加工深度与所述的粗车余量之间的差。且步骤（4）所述的双刀车床根据所述的双刀目标刀路和所述的初始化设定进行加工，具体为：所述的粗车刀根据所述的粗车刀加工深度与粗车刀位置组成的连续加工数据集合进行加工，所述的精车刀根据所述的精车刀加工深度与精车刀位置组成的连续加工数据集合进行加工，且所述的粗车刀与精车刀的加工方向相同。

在更优选的实施方式中，步骤（4）所述的双刀车床根据所述的双刀目标刀路和所述的初始化设定进行加工的步骤顺序包括：

（41）粗车单独加工阶段，所述的粗车刀开始进行加工，所述的精车刀尚位于加工工件外，并与粗车刀之间保持预设的双刀间距；

（42）双车同时加工阶段，所述的粗车刀和精车刀均进行工件加工，且精车刀与粗车刀之间保持所述的双刀间距，直至所述的粗车刀到达所述的粗车刀停车位置；

（43）精车单独加工阶段，所述的粗车刀停止加工，所述的精车刀单独加工至所述的精车刀到达所述的精车刀停车位置。

上述的实施方式中，当所述的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法为利用双刀木工车床进行木工加工的方法时，所述的双刀间距用以限制所述的加工工件处于安全的加工温度范围内，以保证工件不会在加工过程中过热。

在实际的应用中，利用本发明的上述方法，可以实现直接处理单线图，生成双刀车床刀路的方法，且操作简单、方便，还可以降低使用专业CAM软件的经济成本。在该方法中，将单线图转换为双刀车床的刀路的处理过程以下步骤：

（1）系统输入参数，设定车床数据，加工要求，导入待加工成型的单线图文件；

（2）系统分析单线图文件，获取目标加工图形；

（3）系统沿机床加工方向离散，计算加工木料的位置以及两把刀对应的位置，即目标刀路。

步骤（1）中的输入参数包含车床参数和加工要求参数，车床参数具体是指：双刀间距，即粗车刀与精车刀之间的距离。加工要求参数具体是指：粗车余量，即粗车刀加工时保留的工件深度、粗刀停车位置、精刀停车位置和离散步长。

步骤（1）中的待加工成型的单线图文件是指，单刀车床加工所用的单线图文件，其描述的是最终需要加工成型的形状。

步骤（2）具体是指单刀车床所具有的分析单线图的功能，目的是获得目标图形的计算机表示。

步骤（3）中的沿机床加工方向离散具体是指，沿单线图的Y轴离散。在单刀车床中，Y轴是指工件，X轴是指刀具，在双刀车床中，分别用X轴表示粗刀，Z轴表示精刀。沿Ｙ轴离散的依据是，木工车床的刀路中，均为从工件一端到另一端加工，不存在反复，使用数学的语言描述就是Ｙ轴单调的。

步骤（3）中的计算加工木料的位置以及两把刀对应的位置，具体可以分为：

A、精车进刀阶段，粗车加工，精车缓慢接近工件，在粗车加工完双刀间距时，精车到达待加工表面。粗车刀与精车刀之间的距离是机床固定的，当粗车开始加工时，精车还位于工件外，未实际加工。该过程中，精刀缓慢地接近工件，该阶段就称为精车进刀阶段。

B、共同加工阶段，粗车、精车共同加工。

C、粗车出刀阶段，精车加工，粗车缓慢离开工件，在精车加工完成时，粗车到达停车位置。精车单独加工的总长度为双刀间距。当粗车加工完成时，精车还在加工中，Y轴还剩余双刀间距的长度才能加工完。该过程中，粗刀缓慢地离开工件，该阶段称为粗车出刀阶段。

精车进刀阶段中的精车缓慢接近工件可以避免在需要精车加工时，粗车等待精车下刀到位加工，木工切割很可能在等待过程中，工件局部过热，引起起火。同样，粗车出刀阶段中粗车缓慢离开工件也有同样的效果。

当然，本发明所利用的该将单线图转换为双刀车床的刀路的处理过程中，还可采取部分可替代的步骤达到相同的效果，如采用粗刀余量定义粗刀位置为使用X轴缩放定义粗刀位置，如离散的方法，可以以Y轴坐标离散，也可以以轨迹长度离散（本发明以较为简单的Y轴坐标离散说明）等等，在此不一一列举。

上述的将单线图转换为双刀车床的刀路的处理过程，其根据车床数据和加工要求，直接对于单线图处理，形成目标双刀刀路。该过程操作简单，易学易用，免去了生成双刀车床G代码的过程，同时也节省了培养双刀车床操作员的成本。

完成上述的数据转换后，进入如图2至图11所示的实际加工阶段。图12为各步骤连贯示意图。本发明的实际加工阶段可具体包括以下步骤：

1）假设车床的双刀间距为10mm，进行双刀车床设定，以工件表面为工件原点，XZ以远离工件的方向为正方向。加工要求，XZ的停车位置均为5mm，粗车余量为1mm，离散步长为0.1mm。导入需要加工的单线图文件，如图所示形状，图形的起点和终点的X轴位置均为零点（加工的起点和末点），图形关于Y轴单调，可以以函数x=f(y)说明，y轴长度为L。

2）分析文件，获取目标图形，该步骤不详细说明，所以数控系统均具备该功能。

3）生成刀路，以下分阶段说明各阶段的刀路特点及其与原始刀路之间的关系。

3a)初始位置，工件Y定位到起点，XZ位于停车位置。即（5，0，5）。

3b)加工起点，Y定位到起点，X位于粗刀起点，即X轴起点位置加上余量。即(0.1，0，5)。

3c)进刀阶段，Y为图形上给定的位置，粗刀X的位置为，图形中Y对应的位置加上粗刀余量，精刀Z缓慢地接近工件，原则为在Y加工完双刀间距时，Z到达工件表面。以进刀阶段开始，中间和结束的3个点为例，进刀开始时，即3b)的起点(0.1,0,5);中间阶段，Y轴为双刀间距的一半，位置5mm处，此时粗刀X用于加工，精刀Y已经进刀了一半的距离5/2=2.5mm，为(f(5)+0.1，5，2.5);结束时，Y轴已运动了双刀间距位置10mm处，此时粗刀X用于加工，精刀Y到达工件表面，为(f(10)+0.1，10，0)。

3d)加工阶段，Y为图形上给定的位置，粗刀X位置为Y对应的位置加上粗刀余量，精刀Z位置为Y减去双刀间距，对应的位置，即(f(yn)+0.1，y，f(yn-10))。

3e)退刀阶段，Y为图形之后双刀间距富余的位置，Y从L变化到L+10，粗刀X缓慢地离开工件，原则为在精刀加工完成时，X到达停车位置，精刀Y的位置为图形中Y减去双刀间距对应的位置。以出刀阶段开始，中间和结束的3个点为例，出刀开始时，粗刀刚刚加工完，精刀还在加工中，为(0.1，L，f(L-10))；中间阶段，Y轴为L加上双刀间距的一半，此时，粗刀已经出了一半的距离，精刀仍在加工中，为(2.5，L+5，f(L-5))；结束时，Y轴运动到L加上双刀间距，此时粗刀X到达停车位置，精刀加工完成到达工件表面，为(5，L+10，0)。

3f)完成，回到XZ回到停车位置。即(5，L+10，5)。

采用了该发明的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法，在导入单刀加工数据后，双刀机床根据单刀加工数据获得目标加工图形，再根据所述的目标加工图形获得双刀目标刀路，最后根据双刀目标刀路和初始化设定进行加工，实现了无需将加工件的单刀加工数据转换为G代码，即可将其双刀车床加工数据，从而简化双刀车床操作流程，便于普通操作工利用双刀车床，且本发明的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法的应用方式简便，实现成本低廉，应用范围也较为广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)用户对于所述的双刀车床进行初始化设定，并导入单刀加工数据；

(2)所述的双刀车床根据所述的单刀加工数据获得目标加工图形；

(3)所述的双刀车床根据所述的目标加工图形获得双刀目标刀路；

(4)所述的双刀车床根据所述的双刀目标刀路和所述的初始化设定进行加工；

所述的单刀加工数据为描述最终加工成型形状的单线图文件；

所述的双刀车床根据所述的单线图文件获得目标加工图形，具体为：

双刀车床根据所述的单刀加工数据获得组成目标加工图形的连续坐标集合；

所述的双刀车床根据所述的目标加工图形获得双刀目标刀路，具体为：

所述的双刀车床根据所述的坐标集合获得由双刀加工深度及对应的双刀位置组成的连续加工数据集合。

2.根据权利要求1所述的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法，其特征在于，所述的用户对于所述的双刀车床进行初始化设定，具体为：

用户对于所述的双刀车床进行车床参数设定和加工参数设定，所述的车床参数为双刀间距；所述的加工参数包括粗车余量、粗车刀停车位置、精车刀停车位置和离散步长。

3.根据权利要求2所述的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法，其特征在于，所述的双刀加工深度中精车刀加工深度为根据目标加工图形的坐标集获得的实际加工深度；所述的双刀加工深度中粗车刀加工深度为所述的实际加工深度与所述的粗车余量之间的差。

4.根据权利要求2所述的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法，其特征在于，所述的双刀车床根据所述的双刀目标刀路和所述的初始化设定进行加工，具体为：

所述的粗车刀根据所述的粗车刀加工深度与粗车刀位置组成的连续加工数据集合进行加工，所述的精车刀根据所述的精车刀加工深度与精车刀位置组成的连续加工数据集合进行加工，且所述的粗车刀与精车刀的加工方向相同。

5.根据权利要求4所述的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法，其特征在于，所述的双刀车床根据所述的双刀目标刀路和所述的初始化设定进行加工的步骤顺序包括：

(41)粗车单独加工阶段，所述的粗车刀开始进行加工，所述的精车刀尚位于加工工件外，并与粗车刀之间保持预设的双刀间距；

(42)双车同时加工阶段，所述的粗车刀和精车刀均进行工件加工，且精车刀与粗车刀之间保持所述的双刀间距，直至所述的粗车刀到达所述的粗车刀停车位置；

(43)精车单独加工阶段，所述的粗车刀停止加工，所述的精车刀单独加工至所述的精车刀到达所述的精车刀停车位置。

6.根据权利要求2所述的双刀车床中根据单刀加工数据实现加工控制的方法，其特征在于，该方法为利用双刀木工车床进行木工加工的方法，所述的双刀间距用以限制加工工件处于安全的加工温度范围内。