CN103076760A - 一种滑槽的铣削加工方法 - Google Patents

Abstract

一种滑槽的铣削加工方法，属于机械加工技术领域，包括测量和铣削，其特征在于：通过对滑槽进行编号，并分别将滑槽的编号、起点、终点及测量值存储地址进行参数化；将动作执行分为测量动作执行和铣削动作执行；测量动作执行中计算滑槽的长度，并将滑槽长度与用户的给定值进行比较，自动判断该段滑槽所需测量点的数量，并根据测量点的数量对滑槽进行分类；测量时，以参数传递的方式将该编号下滑槽的所有测量点的测量值存储在该编号下的数组地址中；使滑槽加工在长度方向和深度方向上联动铣削，完成该段滑槽的加工。能够简化加工编程工作，降低制造成本，提高生产效率，提高加工精度。

Description

一种滑槽的铣削加工方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，涉及铝合金车体型材上滑槽的铣削加工。 

背景技术

在铝合金的型材加工中，最典型的加工部位即为滑槽的间断性切削，滑槽加工多而杂，单一的G代码编程工作量大，繁琐。如图1所示，为滑槽断面图，图1中标号1代表未铣削的滑槽，该滑槽是随型材挤压时一次成型，长度贯穿整个铝合金车体，大约为22~25米，在实际的设计生产中，部分滑槽的位置与很多装配件发生位置干涉，必须将滑槽进行铣削去除，如图2所示，为某种铝合金车体地板的平面图，图2中标号2黑色重彩线条代表滑槽，断开处为所需要去除的滑槽，共有40多处，而且每段滑槽的位置、长短各不相同，这便给手工数控编程带来了极大的困难；若采用自动编程软件，仍需逐点分解计算测量补偿点，则不利于测量补偿工艺的实现。 

滑槽所在的型材本身变形较大，简单的直线铣削会造成加工伤母材或者加工余量较大。型材变形较大的原因有两点，其一：滑槽所处的型材本身多为焊后件，由于焊缝收缩、焊接变形导致滑槽所处的平面本身就不是一个理想的平面；其二：零件的长度多为22~25米，是长大件，零件的加工工装只能以分点支撑、分点压紧的方式对零件进行固定，不可能将零件放在一个理想的工作台上。这就对零件平面度造成了平均±5mm的累积公差，导致了滑槽在加工时是处在一个波浪形的状态下，若采用单一的直线铣削，势必造成某处加工余量过大，另一处却又伤到了滑槽底部的平面。 

逐点进行测量补偿的办法编程计算量大，易出错，更不利于修改。测量补偿工艺要求每200mm测量一点，加工时将测量点数值补偿到深度方向的进给之中。传统的测量补偿工艺为逐点进行补偿，将零件图中所有的滑槽进行每200mm分一段（以图2地板为例，加工测量点近200个），并规定每一点的测量地址，无论编写测量程序还是编写加工程序，都需要将测量地址一一对应的输入一遍，工作量复杂又极易出错。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是公开一种滑槽的铣削加工方法，从而能够简化加工编程工作，降低制造成本，提高生产效率，提高加工精度。 

本发明要解决的技术问题的方案其特征如下：对于某单个滑槽加工方法，主要分为两个步骤：测量和铣削。通过对滑槽进行编号，并分别将滑槽的编号、起点、终点及测量值存储地址进行参数化，将位置控制与动作执行相互独立，位置控制中只输入某段滑槽的编号、起点、终点及所要调用的动作；动作执行则实际驱动机床按某一规定路径进行运行。 

鉴于测量的动作为逐点向下运动，铣削的动作为从一点依次运行至下一点，所以将动作执行分为测量动作执行和铣削动作执行：测量动作执行中可自动计算滑槽的长度，并自行将滑槽长度与用户的某给定值进行比较，自动判断该段滑槽所需测量点的数量，并根据测量点的数量对滑槽进行分类；利用滑槽的编号与分类建立二维数组地址，测量时，以参数传递的方式将该编号下滑槽的所有测量点的测量值存储在该编号下的数组地址中。铣削动作执行中，通过参数传递，自动调用该编号下滑槽所有测量点的测量值，在深度方向上实现补偿，使滑槽加工在长度方向和深度方向上联动铣削，实际铣削路径随零件的实际高度变化而变化，完成该段滑槽的精确加工。 

对于数量庞大的不同位置、不同长度的滑槽加工，只需将所有滑槽的编号、起点、终点依次输入到位置控制中，并分别调用测量动作和铣削动作，即可快速完成整个部件上所有滑槽的精确加工。 

对于不同宽度的滑槽加工，可在位置控制中增加一个设定滑槽宽度的参数，铣削动作执行中增加一个宽度方向上的铣削动作即可实现任意宽度的滑槽铣削。 

对于斜面上的滑槽加工，只需要在位置控制中增加一个角度参数，角度值等于平面与斜面的夹角（锐角），动作执行中按此参数旋转数控机床主轴的角度，并按此参数旋转坐标系，即可实现对斜面上滑槽的加工。 

本发明可对不同位置、不同长度、不同宽度的滑槽，可实现手工快速编程，无论滑槽是在平面上还是在斜面上，均可实现分组的模块化测量补偿工艺与精确加工。 

本发明可以使滑槽铣削加工除去逐点计算带来的麻烦，程序的输出、阅读、改写都更加简便，易懂，程序出错的概率大大减小，通过指针与数组的使用，使测量补偿使用起来更加简便，避免手工输入测量地址带来的人为错误，加工质量也得到了显著的提高。 

滑槽的铣削加工，占铝合金车体加工总量近35%，该模块化的数控程序设计的发明，使滑槽铣削复杂无章的编程工作简化到只输入3~4个参数即可完成加工测量补偿和加工程序的编制，使铝合金车体加工编程技术有了质的飞跃。 

附图说明

图1是滑槽断面图； 

图2是某种铝合金地板平面图；

图3是待加工滑槽示意图；

图4是加工刀路示意图；

图5是测量程序流程图；

图6是加工程序流程图。

具体实施方式

1、滑槽分类 

参考图3，将滑槽分为根据长短分为4类，分别用t=1，t=2，t=3， t=5表示，设滑槽长度为L，L<=100mm时，t=1；，

100mm <L<=200mm时，t=2；

200mm <L<=400mm时，t=3；

400mm<L<=800mm时，t=5，如果有大于800的滑槽可先将其分为两组400~800之间的滑槽。建立加工坐标系xy，滑槽所在平面z=0，设滑槽的起始点为a，终点为b，滑槽可位于坐标系的任意象限，但必须a<b，因为在编写加工程序时要考虑刀具半径让刀的规则。

2、滑槽编号并定义指针与数组 

将每段滑槽分别编号p=1,2,34...同时将p定义指针，每段滑槽p赋予唯一一个值，根据滑槽类型与指针定义数组作为测量值的存储地址：

t=1时，定义一维数组D_1[100]，数组指针为D_1[p]，p=0,1,2,4. . . 则，存储的地址为D_1[0]，D_1[1]，D_1[2]，D_1[3] . . . D_1[99]

t=2时，定义100*2的二位数组D_2[100,2]，数组指针为D_2[p,2]，p=1,2,3,4. . . 则，存储的地址为

t=3时，定义100*3的二位数组D_3[100,3]，数组指针为D_3[p,3]，p=1,2,3,4. . . 则，存储的地址为

t=5时，定义100*5的二位数组D_5[100,5]，数组指针为D_5[p,5]，p=1,2,3,4. . . 则，存储的地址为

3、测量程序的模块化编写方法

参照图2、图3，图5，当遇到一个零件上有多组滑槽需要加工时，可将滑槽进行编号，p=1,2,3,4...编写测量主程序如下：

3.1输入起点坐标值a，终点坐标值b，分组编号p，测量点横向y值，定义所在平面为z=0点；

3.2调用子程序

3.2.1计算滑槽铣削长度L=|a-b|，判断L的范围并给t赋值，计算测量点（x，y）的坐标值；

3.2.2若t=1，测量点只有一点，为（x，y）=（（a+b）/2，y），测量值存储在地址D_1[p]中；

3.2.3若t=2，测量点为两点：（a，y），（b，y）。测量值存储在地址D_2[p,0] ，D_2[p,1]中；

3.2.4若t=3，测量点为三点：（a，y），（（a+b）/2，y），（b，y）。测量值存储在地址D_3[p,0] ，D_3[p,1]，D_3[p,2]中；

3.2.5若t=5，测量点为五点：（a，y），（（a+（a+b）/2）/2，y），（（a+b）/2，y），（（b+（a+b）/2）/2，y），（b，y），测量值存储在地址D_5[p,0] ，D_5[p,1]，D_5[p,2] ，D_5[p,3]， D_5[p,4]中；

3.3输入下一段滑槽数据，再调用程序，如此便可快速准确的完成滑槽测量的数控程序的编制。

4、滑槽加工的宏程序的编制方法 

参照图3、图4、图6，通过选用不同直径刀具，加工刀路可近似的看做为放倒的“Ⅰ”或“Ⅱ”字型，图4中3所示的刀路为“Ⅱ”字型，将“Ⅱ”字型刀路用参数编写成一个固定的加工刀路，通过主程序控制待加工位置，子程序控制机床实际动作，编写的铣削加工的宏程序如下（参照图6）：

4.1定义刀具半径为r，设置主轴转速、安全高度等参数；

4.2输入起始点a，终点b的坐标值（a<b），输入每组滑槽p的编号值（每段滑槽的测量程序与加工程序的p值必须相同），滑槽的宽度w；

4.3调用测量子程序

4.3.1计算滑槽铣削长度L=|a-b|，判断L的范围并给t赋值，判断L与铣刀直径的大小，若L小于铣刀直径，则程序直接结束并报警提示，否则执行加工；

4.3.2判断t值并执行相应的跳转；

4.3.3若t=1，x向滑槽加工的起始点坐标值为：(x,z)=(a+r,D_1[p]),(b-r,D_1[p])，平移坐标系由（0，0，0）至（0，y，0），沿y向入刀可进行滑槽的铣削；

4.3.4若t=2，滑槽的起始点坐标值为：(x,z)=(a+r,D_2[p,0]),(b-r,D_2[p,1])

4.3.5若t=3，滑槽的起点、中间点、终点的坐标值依次为：(x,z)=(a+r,D_3[p,0]),((a+b)/2,D_3[p,1]),(b-r,D_3[p,2])

4.3.6若t=5，滑槽的起点、中间点、终点的坐标值依次为：(x,z)=(a+r,D_5[p,0]),((a+(a+b)/2)/2，D_5[p,1])，((a+b)/2，D_5[p,2]），((b+(a+b)/2)/2，D_5[p,3])，(b-r,D_5[p,4])

4.4输入下一段滑槽数据，再调用程序，如此便可快速准确的完成滑槽铣削加工的数控程序的编制。

5说明 

5.1若滑槽不在平面而在斜面上，只需要在主程序中旋转A、C轴的角度，在子程序中旋转相应角度的坐标系，保证旋转新坐标系的Z方向与主轴旋转后的方向一致，即可实现斜面滑槽铣削加工程序的编制。

5.2滑槽铣削因滑槽宽度不同和所选刀具不同，可将子程序的实际加工路径编写为“Ⅰ”或“Ⅱ”字型。 

5.3滑槽铣削在加工深度方向上也可进行参数化定义，只要在主程序中定义一个加工深度的参数h，并定义一个深度方向上加工次数的正整数n（n=1,2...），即可通过改变n实现不同深度的进给。 

Claims (4)

1.一种滑槽的铣削加工方法，包括测量和铣削，其特征在于：通过对滑槽进行编号，并分别将滑槽的编号、起点、终点及测量值存储地址进行参数化，将位置控制与动作执行相互独立，位置控制中只输入某段滑槽的编号、起点、终点及所要调用的动作； 

铣削的动作为从一点依次运行至下一点，将动作执行分为测量动作执行和铣削动作执行；测量动作执行中计算滑槽的长度，并将滑槽长度与用户的给定值进行比较，自动判断该段滑槽所需测量点的数量，并根据测量点的数量对滑槽进行分类；利用滑槽的编号与分类建立二维数组地址，测量时，以参数传递的方式将该编号下滑槽的所有测量点的测量值存储在该编号下的数组地址中；铣削动作执行中，通过参数传递，自动调用该编号下滑槽所有测量点的测量值，在深度方向上实现补偿，使滑槽加工在长度方向和深度方向上联动铣削，完成该段滑槽的加工。

2.根据权利要求1所述的滑槽的铣削加工方法，其特征在于：在位置控制中增加一个设定滑槽宽度的参数，铣削动作执行中增加一个宽度方向上的铣削动作即可实现任意宽度的滑槽铣削。

3. 根据权利要求1所述的滑槽的铣削加工方法，其特征在于：在位置控制中增加一个角度参数，角度值等于平面与斜面的夹角，动作执行中按此参数旋转数控机床主轴的角度，并按此参数旋转坐标系，即可实现对斜面上滑槽的加工。

4. 根据权利要求1所述的滑槽的铣削加工方法，其特征在于由以下步骤实现：

（1）滑槽分类

将滑槽分为根据长短分为4类，分别用t=1，t=2，t=3， t=5表示，设滑槽长度为L，L<=100mm时，t=1；，

100mm <L<=200mm时，t=2；

200mm <L<=400mm时，t=3；

400mm<L<=800mm时，t=5，如果有大于800的滑槽可先将其分为两组400~800之间的滑槽；

建立加工坐标系xy，滑槽所在平面z=0，设滑槽的起始点为a，终点为b，滑槽可位于坐标系的任意象限；

（2）滑槽编号并定义指针与数组

将每段滑槽分别编号p=1,2,3，4...同时将p定义指针，每段滑槽p赋予唯一一个值，根据滑槽类型与指针定义数组作为测量值的存储地址；

（3）测量程序的模块化编写方法

当遇到一个零件上有多组滑槽需要加工时，将滑槽进行编号，p=1,2,3,4...编写测量主程序如下：

（3.1）输入起点坐标值a，终点坐标值b，分组编号p，测量点横向y值，定义所在平面为z=0点；

（3.2）调用子程序

（3.2.1）计算滑槽铣削长度L=|a-b|，判断L的范围并给t赋值，计算测量点（x，y）的坐标值；

（3.2.2）若t=1，测量点只有一点，为（x，y）=（（a+b）/2，y），测量值存储在地址D_1[p]中；

（3.2.3）若t=2，测量点为两点：（a，y），（b，y）。测量值存储在地址D_2[p,0] ，D_2[p,1]中；

（3.2.4）若t=3，测量点为三点：（a，y），（（a+b）/2，y），（b，y）。测量值存储在地址D_3[p,0] ，D_3[p,1]，D_3[p,2]中；

（3.2.5）若t=5，测量点为五点：（a，y），（（a+（a+b）/2）/2，y），（（a+b）/2，y），（（b+（a+b）/2）/2，y），（b，y），测量值存储在地址D_5[p,0] ，D_5[p,1]，D_5[p,2] ，D_5[p,3]， D_5[p,4]中；

（3.3）输入下一段滑槽数据，再调用程序，如此便可快速准确的完成滑槽测量的数控程序的编制；

（4）滑槽加工的宏程序的编制方法

通过选用不同直径刀具，刀路用参数编写成一个固定的加工刀路，通过主程序控制待加工位置，子程序控制机床实际动作，编写的铣削加工的宏程序；

（4.1）定义刀具半径为r，设置主轴转速、安全高度参数；

（4.2）输入起始点a，终点b的坐标值，输入每组滑槽p的编号值，滑槽的宽度w；

（4.3）调用测量子程序

（4.3.1）计算滑槽铣削长度L=|a-b|，判断L的范围并给t赋值，判断L与铣刀直径的大小，若L小于铣刀直径，则程序直接结束并报警提示，否则执行加工；

（4.3.2）判断t值并执行相应的跳转；

（4.3.3）若t=1，x向滑槽加工的起始点坐标值为：(x,z)=(a+r,D_1[p]),(b-r,D_1[p])，平移坐标系由（0，0，0）至（0，y，0），沿y向入刀可进行滑槽的铣削；

（4.3.4）若t=2，滑槽的起始点坐标值为：(x,z)=(a+r,D_2[p,0]),(b-r,D_2[p,1])

（4.3.5）若t=3，滑槽的起点、中间点、终点的坐标值依次为：(x,z)=(a+r,D_3[p,0]),((a+b)/2,D_3[p,1]),(b-r,D_3[p,2])

（4.3.6）若t=5，滑槽的起点、中间点、终点的坐标值依次为：(x,z)=(a+r,D_5[p,0]),((a+(a+b)/2)/2，D_5[p,1])，((a+b)/2，D_5[p,2]），((b+(a+b)/2)/2，D_5[p,3])，(b-r,D_5[p,4])；

（4.4）输入下一段滑槽数据，再调用程序，如此便可快速准确的完成滑槽铣削加工的数控程序的编制。

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