CN103116316A

CN103116316A - 一种适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法

Info

Publication number: CN103116316A
Application number: CN2013100036225A
Authority: CN
Inventors: 王朝琴; 王小荣
Original assignee: Lanzhou Jiaotong University
Current assignee: Lanzhou Jiaotong University
Priority date: 2013-01-06
Filing date: 2013-01-06
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2033-01-06
Also published as: CN103116316B

Abstract

本发明公开了一种适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，主要包括：对适应刀具类型或尺寸变化的数控加工程序进行初始化，并设置刀具、机床和待加工件的相应参数；根据现场已有刀具，确认当前刀具类型，基于当前刀具和待加工件的相应参数，对相应的加工量进行计算；根据对相应加工量的计算结果，运行适应刀具类型或尺寸变化的数控加工程序，完成对相应待加工件的加工后，将刀具和机床的相应参数恢复至安全状态。本发明所述适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，可以克服现有技术中程序对刀具类型和尺寸的兼容性差、编程工作量大和刀具投入成本高等缺陷，以实现程序对刀具类型和尺寸兼容性好、编程工作量小和投入成本低的优点。

Description

一种适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，具体地，涉及一种适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法。

背景技术

数控编程方式有两种，一是手动编程，二是自动编程。手动编程又分为常量式编程和宏程序，自动编程是借助自动编程软件（CAM软件，Computer Aided Manufacturing）如UG、ProE、CATIA、PowerMill、CAXA等，通过人机互动实现刀具轨迹的自动生成。自动编程获得的程序和常量式手动编程的程序，均不具备柔性，即程序不能适应零件尺寸、工艺及刀具等加工过程中的各种变化。

现有的常量式编程和自动编程，均无法解决同一个程序适应刀具类型或尺寸的变化，即对同一个程序，不能采用不同类型的刀具实现期望的加工，一旦刀具类型发生变化，程序就需要重新编写，要么手动重新编制类型或尺寸变化后的刀具所对应的常量式数控加工程序，要么在自动编程软件中重新设定新类型或尺寸的刀具参数并生成加工程序。这种重新编程的过程，即增加了编程人员的劳动量，也使得企业增加了人力成本上的投入。

在现有的许多加工企业中，因为刀具尤其是高档刀具的价格昂贵，其资金投入往往让企业很难承受，而其所生产加工的许多零件，绝大多数是一些典型特征的组合。考虑到加工企业在刀具投入上的经济效益，需要提出一种能够适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法。

现有技术到目前为止，均未考虑到程序对不同类型或尺寸刀具的适应性问题，因此，特别需要提出能够适应刀具类型或尺寸变化的数控加工宏程序。

㈠现有CAM软件生成的程序不能适应刀具类型的变化，现有的CAM软件无法解决同一程序对不同类型刀具的适应性问题，也未考虑同种类型刀具半径变化后程序的适应性问题。

以自动编程为例，目前所有自动编程软件（如UG、ProE、CATIA、PowerMill、CAXA等）均无法解决其所生成的程序对不同类型的刀具适应性问题。一个程序仅仅是针对一个具体类型和确定尺寸的刀具而言的，也就是说，这个程序只有采用对应类型及尺寸的刀具时才能够正确加工零件，一旦实际应用的刀具类型和尺寸发生变化，则这个程序无法正确应用而加工出零件而造成废品，增加了企业生产成本。对于刀具类型变化后程序的处理，自动编程软件需要重以变化后的刀具类型来生成程序。图1a-图1c为三种不同类型的刀具，即平底刀（图1a）、圆鼻刀（图1b）和球头刀（图1c）。

以一个椭圆的加工为例，当采用自动编程软件如UG时，其刀具轨迹的处理是基于事先定义好的给定类型和尺寸的某一类刀具而生成的，以加工一个椭球面为例，采用固定轮廓铣时，其生成刀具轨迹的过程如图2（CAM软件刀具轨迹生成过程）所示。

生成刀具轨迹CNC程序之前要定义一个给定尺寸的某类刀具。在CAM软件的相应界面中，选择相应刀具类型并设置刀具参数。在既定类型刀具尺寸的设置中，对刀具轨迹最关键的参数是直径值和刀尖半径值，其余尺寸用于仿真检查，不影响刀具轨迹，刀具号是进行刀具补偿的重要参数。表1.1“刀具定义”行中，定义了三种类型的刀具，行从左到右，分别定义了直径D=10mm的平底刀T01，直径D=10mm，底圆角半径R1=2mm的圆鼻刀T02，和直径D=10mm的球头刀T03。

当设置好刀具类型及尺寸，并设置好工艺方面的参数后，选择相应的加工策略，则CAM软件会自动生成基于已设置类型及尺寸刀具的刀具轨迹，表1.1“刀具轨迹”行为对应刀具所生成轨迹，这三个刀具轨迹的生成过程中，保持其它工艺参数和加工策略不变，只改变刀具类型，因此生成的刀具轨迹图很好的反应了同样直径不同类型的刀具对刀具轨迹的影响，这些刀具轨迹是由区别的。

刀具轨迹在后处理后获得数控加工程序，表1.1“数控加工程序”行就是相应刀具所对应的数控加工程序，第三行可见其刀具号不同，即所选刀具类型是不同的，从N0050之后的程序，其XYZ坐标值是不一样的，这种不一致正是由于刀具类型不一致引起的。数控机床在加工该椭球时，使用的是由上述过程中CAM软件生成的数控加工程序，应用该数控加工程序时，必须使用与之前定义的相同类型及尺寸的刀具进行加工，否则，如果采用不同类型的刀具或不同尺寸的刀具，则应用该数控加工程序无法正确切削该零件，会出现欠切或过切的情况，造成废品。

在CAM软件中，如果刀具类型或尺寸发生了变化，则必须由软件编程人员重复如图2所示的过程，重新定义变化后的一定尺寸的某类刀具，最终生成与新刀具对应的数控加工程序，应用于加工。

因此对于通过上述过程获得的任一程序，无法兼容不同类型的刀具，譬如当应用O0001程序加工时，必须使用T01号平底刀，如果采用T02圆鼻刀或T03球头刀，无法正确加工出零件。对O0002和O0003程序而言，具有同样的问题。

表1.1 UG中不同类型刀具定义及其刀具轨迹和数控加工程序

㈡现有CAM软件生成的程序不能适应同类刀具尺寸的变化

同样，CAM软件所生成的程序不能兼容同类但不同尺寸刀具的程序。CAM软件生成的任何数控加工程序，都是基于已定义确定刀具半径的刀具而言的，当刀具半径发生变化，即使刀具类型未变，软件编程人员也必须重复图2的过程，重新生成新的刀具轨迹，进而获得与变化后的尺寸对应的数控加工程序。

譬如，如果应用O0002程序加工零件，必须使用直径D=10mm，底圆角半径R1=2mm的圆鼻刀T02，因为O0002就是基于这个尺寸的圆鼻刀生成的，但如果加工过程中，使用的刀具直径或底圆角半径与T02号刀具不一样，发生了变化，譬如新的圆鼻刀T04直径D=12mm，底圆半径R1=3mm，则需要重新定义一把圆鼻刀T04，再用这把新的圆鼻刀生成对应的加工重新，才能正常铣削。

㈢常量式手工编程获得的程序不能适应刀具类型的变化

常量式手动编程，无法适应刀具类型或尺寸的变化。

譬如，对于凸台类或凹槽类零件(如图4a-图4f所示)，锥度面外轮扩的加工，如果采用平底刀编制出的程序，不能用球头刀或圆鼻刀加工，反之亦然。如果采用某一尺寸的球头刀或圆鼻刀编制程序，则该程序无法适应刀具类型的变化，也无法适应同类刀具尺寸的变化。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在程序兼容性差程序对刀具类型和尺寸的兼容性差、编程工作量大和投入成本高和刀具投入成本高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，以实现程序对刀具类型和尺寸兼容性好、编程工作量小和投入成本低的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，主要包括：

a、对适应刀具类型或尺寸变化的数控加工程序进行初始化，并设置刀具、机床和待加工件的相应参数；

b、根据现场已有刀具，确认当前刀具类型，基于当前刀具和待加工件的相应参数，对相应的加工量进行计算；

c、根据对相应加工量的计算结果，运行适应刀具类型或尺寸变化的数控加工程序，完成对相应待加工件的加工后，将刀具和机床的相应参数恢复至安全状态。

进一步地，在步骤a中，所述设置刀具、机床和待加工件的相应参数的操作，具体包括：

使机床的Z轴回零，设置进给速度的基值和系数；

选择刀具，下刀，完成刀具长度的正补偿；这里，刀具长度的正补偿是数控系统本身所具有的功能，编程人员只需调用即可实现刀具长度补偿，譬如，如果要实现01号刀的刀具长度补偿，则调用方式如下：

G43G01Z100H01F3000

上述代码中:

G43—表示刀具长度正补偿

G01—表示直线插补

Z100—表示安全高度距工件坐标系100mm处

H01—表示01刀的刀具长度补偿值

F3000—表示进给速度为3000mm/mim，也可取其它值；

设置待加工件的尺寸参数和工艺参数，并设置一个变量#24（如变量#24）表示圆鼻刀的刀尖半径。在数控系统中，变量用#和其后的数字表示，比如#1，#23，#300等。

进一步地，在步骤b中，所述确认当前刀具类型的操作，具体包括：

在当前刀具是预设的2号球头刀时，令步骤a中设置的变量#24等于该球头刀半径；

在当前刀具不是预设的2号球头刀、且当前刀具是预设的1号平底刀时，令步骤a中设置的变量#24等于0；

在当前刀具不是预设的2号球头刀、且当前刀具也不是预设的1号平底刀时，对步骤a中的变量#24保持初始赋值，不再更改。

进一步地，在步骤b中，所述基于当前刀具和待加工件的相应参数，对相应的加工量进行计算的操作，具体包括：

圆鼻刀加工过程中的数学处理；和/或，球头刀加工过程中的数学处理。

进一步地，所述圆鼻刀加工过程中的数学处理的操作，具体包括：

在加工过程中，适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法控制的是刀位点S的X坐标和Z坐标；

CD=r(1-cosα) （2.1）

ES=r(1-sinα) （2.2）

以上公式中：α为斜面与垂直面夹角，r为圆鼻刀刀尖半径；r=0时，为平底刀。

进一步地，所述球头刀加工过程中的数学处理的操作，具体包括：

在加工过程中，适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法控制的是球头刀半径R、斜面与垂直夹角α、斜面高度H和切削点为B点；

CD=R(1-cosα) （2.3）

ES=R(1-sinα) （2.4）

进一步地，在步骤c中，所述根据对相应加工量的计算结果，运行适应刀具类型或尺寸变化的数控加工程序的操作，具体包括：

在锥面铣削前，将机床运行到起始点，下刀，以1/4圆切入待加工件；此处“1/4圆”表示夹角为90°的圆弧，1/4圆的圆弧半径取值范围为：1/4圆圆弧半径>1*刀具半径；

在当前刀具的当前高度满足预设值时，循环执行待加工件的对应刀具轨迹，直至完成对相应待加工件的加工。

进一步地，在步骤c中，所述完成对相应待加工件的加工后，将刀具和机床的相应参数恢复至安全状态的操作，具体包括：

将当前刀具提升至预设的安全高度，使机床的主轴停转，将机床的冷却液关闭，使机床的Z轴返回预设的参考点。

进一步地，该适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，适用于配备FANUC 0i-M系统的3轴及其以上的立式或卧式数控镗铣床。

本发明各实施例的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，由于主要包括：对适应刀具类型或尺寸变化的数控加工程序进行初始化，并设置刀具、机床和待加工件的相应参数；确认当前刀具类型，基于当前刀具和待加工件的相应参数，对相应的加工量进行计算；根据对相应加工量的计算结果，运行适应刀具类型或尺寸变化的数控加工程序，完成对相应待加工件的加工后，将刀具和机床的相应参数恢复至安全状态；可以使数控程序能够兼容不同类型的刀具和不同尺寸的刀具，能为企业提高刀具利用率，降低刀具采购费，节约编程时间、降低编程成本投入、提高经济效益；从而可以克服现有技术中程序对刀具类型和尺寸的兼容性差、编程工作量大和刀具投入成本高的缺陷，以实现程序对刀具类型和尺寸兼容性好、编程工作量小和投入成本低的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

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

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1a-图1c为三种不同类型的刀具的结构示意图；

图2为CAM软件刀具轨迹生成过程的程序图；

图3a-图3c为三种不同类型的刀具的定义程序图；

图3d为三种不同类型的刀具的轨迹图；

图4a-图4f依次为圆锥台、四棱台、椭圆台、圆锥槽、四棱槽和椭圆槽的零件图；

图5a为凸台类或凹槽类零件的圆鼻刀加工示意图；

图5b为凸台类或凹槽类零件的球头刀加工示意图；

图6为适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法的流程示意图；

图7为圆锥台类零件的宏程序流程示意图；

图8a为圆锥台类零件自下而上锥面过渡精加工的XZ视图；

图8b为圆锥台类零件自下而上锥面过渡精加工的XY视图；

图9为圆锥台类零件适应刀具类型及尺寸变化的数控加工方法（即宏程序编程）的流程示意图；

图10a为圆锥台类零件自下而上锥面过渡精加工刀具加工轨迹的3D视图（#7=4）；

图10b为圆锥台类零件自下而上锥面过渡精加工刀具加工轨迹的XY视图（#7=4）；

图10c为圆锥台类零件自下而上锥面过渡精加工刀具加工轨迹的XZ视图（#7=4）；

图10d为圆锥台类零件自下而上锥面过渡精加工刀具加工效果图（#7=0.5）；

图11a为圆锥槽类零件自下而上锥面过渡精加工的XZ视图；

图11b为圆锥槽类零件自下而上锥面过渡精加工的XY视图；

图12a为圆锥槽类零件自下而上锥面过渡精加工刀具轨迹的3D视图（#7=4）；

图12b为圆锥槽类零件自下而上锥面过渡精加工刀具轨迹的XY视图（#7=4）；

图12c为圆锥槽类零件自下而上锥面过渡精加工刀具轨迹的XZ视图（#7=4）；

图12d为圆锥槽类零件自下而上锥面过渡精加工刀具的加工效果图（#7=0.5）；

图13a为3轴立式数控镗铣床的主视结构示意图；

图13b为3轴立式数控镗铣床的左视结构示意图；

图13c为3轴立式数控镗铣床的俯视结构示意图；

图14a为公式（2.1）和公式（2.2）的原理说明图；

图14b为公式（2.3）和公式（2.4）的原理说明图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-底座；2-工作台；3-立柱；4-主轴；5-主轴箱；6-主轴电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，如图5a-图13c所示，提供了一种适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法。

参见图6，本实施例的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，主要包括：

步骤1：程序初始化，Z轴回零，设置进给速度的基值和系数；选择刀具，开始下刀，完成刀具的长度正补偿，执行步骤2；

步骤2：设置参数，即设置被加工件的特征尺寸参数、工艺尺寸参数，并设置一个变量（如#24）表示圆鼻刀的刀尖半径，执行步骤3；

步骤3：判断当前刀具是否为2号球头刀，若是，则执行步骤4；否则，执行步骤5；

步骤4：用#24表示球头刀的半径，取#24=#4，执行步骤7；

步骤5：判断当前刀具是否为1号平底刀，若是，则执行步骤6；否则，执行步骤7；

步骤6：圆鼻刀得刀尖半径取零，即#24=0，执行步骤7；

步骤7：数据处理，对下文公式（2.1）~公式（2.4）中的相应量进行计算，执行步骤8；

步骤8：锥面铣削前的运动，即运行到起始点，下刀，以1/4圆切入工件，执行步骤9；

步骤9：判断当前高度是否到位，若是，则执行步骤11；否则，执行步骤10；

步骤10：循环体，即循环被加工工件特征对应的刀具轨迹，执行步骤11；

步骤11：程序尾，即提刀至预设的安全高度，主轴停转，冷却液关，Z轴返回参考点。

关于上述适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法的具体说明，如下：

㈠关于上述适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法的数学原理，以凸台类零件为例进行说明，该编程方法同样适用于其他类型的零件，如长方体、椭圆柱、圆柱体、正多边形棱柱、凹槽类零件、球面类零件和椭球类零件等。

对这类零件精加工控制方法，可采用平底刀、圆鼻刀或球头刀，而平底刀可视为是圆鼻刀的特例，如图5a和图5b所示。

圆鼻刀加工中的数学处理：如图5a和图5b所示，在加工过程中，适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法控制的是刀位点S的X坐标和Z坐标。

CD=r(1-cosα) （2.1）

ES=r(1-sinα) （2.2）

以上公式中：α为斜面与垂直面夹角，r为圆鼻刀刀尖半径（r=0时，为平底刀），R为圆鼻刀半径。

上述两个问题是通过图14a来说明的，在图14a中：B点为切削点，S点为刀位点。刀位点S的X和Z坐标为：XS=OB+R-CD，ZS=ZB-ES。

球头刀加工过程中的数学处理：如图5a和图5b，球头刀半径R，斜面与垂直夹角α，斜面高度H。切削点为B点。

CD=R(1-cosα) （2.3）

ES=R(1-sinα) （2.4）

上述两个问题是通过图14b来说明的，在图14b中：B点为切削点，S点为刀位点。刀位点S的X和Z坐标为：XS=OB+R-CD，ZS=ZB-ES。

从公式（2.1）～公式（2.4）可知，采用圆鼻刀和球头刀，数控加工控制方法所涉及的数学原理一致，所不同的是圆鼻刀的相关计算中用的是刀尖半径r，而球头刀的相关计算中用的是球头半径R，这一个点为控制的实现带来方便，实现一个程序由平底刀、圆鼻刀和球头刀公用的发明目的，这个功能用目前的CAM软件和常量式手工编程是无法实现的。

为了更具体地对本发明适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法实施例进行说明，可以规定：

1号刀为平底刀，刀具半径R5mm，平底刀可视为刀尖半径r=0的圆鼻刀特例；

2号刀为球头刀，刀具半径R5mm；

3号刀为圆鼻刀，刀具半径R5mm，刀尖半径r3mm。

㈡上述适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法的流程，参见图6。

在图6中，程序的数控加工控制的关键点在于刀具类型和尺寸上的处理。

刀具的处理以圆鼻刀为基准进行编程，这是因为如图5a和图5b可见，平底刀是刀尖半径r为零的圆鼻刀特例，球头刀是刀尖半径r等于刀具半径R的的圆鼻刀特例。基于这个特征，可以在程序中设定一个变量，譬如#24，该变量能够根据刀号自动改变其值而应用于后续刀位点的计算。凸台类或凹槽类零件加工流程，参见图6。

图7为圆锥台类零件的宏程序流程图，图4a-图4f中其它凸台类或凹槽类零件的流程图与图7类似，不同之处在于循环体的处理。

上述各实施例的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，主要包括适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法、以及用一个数控加工程序实现用不同类型或尺寸刀具完成同样加工效果的数控加工控制方法；该适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，至少可以达到以下有益效果：

可以为企业能节约大量的刀具资金投入，在目前各厂的实际加工中，主要应用的刀具为平底刀、球头刀和圆鼻刀，这三种刀具的应用量很大，所需采购资金是一般加工企业所不愿也不想投入的。适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，可以用企业现有的上述三种刀具的某一种来加工既定零件，当该类刀具因为碰撞等原因断刀后，可以采用另一种刀具继续加工，操作员所做的只是重新设置一下对应参数即可。这为企业一方面节约刀具采购资金，另一方面减轻了操作员的劳动量，提高效率，也省去了重新编程方面的资金和人员投入，能使生产顺利进行。

具体实施上述适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法时，所需设备和工具见表2.1，实施流程见图7。

表2.1 实施本发明所需设备或工具一览表

在图7中，适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，在不改动程序源代码的条件下，仅改变程序中刀具号选择参数，即可实现用同一个程序采用不同类型或尺寸的刀具，完成同样效果的加工，而不会出现废品。按照这种控制方法，把不同类型或尺寸的刀具加工的零件具有相同的尺寸。

下面以圆锥台类零件自下而上层间锥面过度精加工数控加工控制（参见图8a和图8b）为例，对上述适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法的具体实施方式进行详细说明，其程序流程参见图9，其宏程序代码及注释参见表3.1。

圆锥台类零件自下而上层间锥面过渡精加工零件的加工以1或4圆弧切入工件，再层层切削，层间沿锥面直线过度。如图8a和图8b所示。圆锥台形状尺寸为：圆锥台底圆直径，圆锥台顶圆直径，圆锥台高度。

表3.1：圆锥台类零件自下而上层间锥面过度精加工数控加工控制宏程序代码及注释

Figure 2013100036225100002DEST_PATH_IMAGE001

关于表3.1的具体说明如下：

本程序是以球头刀为例说明的，但同样适用于平底刀和圆鼻刀。在采用球头刀加工时，#24不用，而在用圆鼻刀加工时，#24表示圆鼻刀的刀尖半径，同样，在采用平底刀时，#24=0；

⑵本程序即可应用于圆锥台整体精加工，也可应用于圆锥台区域的精加工；

⑶刀具轨迹和加工效果如图10a-图10d所示。

㈢圆锥槽自下而上层间锥面过渡精加工，与㈠部分中圆锥台的加工相似，本例应用圆鼻刀对圆锥槽加工。刀位点为S，切削点为B。圆锥槽的形状尺寸有：圆锥槽底圆直径，圆锥槽顶圆直径，圆锥槽高，如图11a和图11b所示。其程序流程图与㈠部分相似，其宏程序代码及其注释参见表4.1。

表4.1：圆锥槽类零件自下而上锥面过渡精加工宏程序代码及其注释

关于表4.1的具体说明如下：

⑴本程序是以圆鼻刀为例说明的，但同样适用于平底刀和球头刀。在采用球头刀加工时，#24不用，而在用圆鼻刀加工时，#24表示圆鼻刀的刀尖半径，同样，在采用平底刀时，#24=0；

⑵本程序即可应用于圆锥槽整体精加工，也可应用于圆锥槽区域精加工；

⑶圆锥槽整体刀具轨迹和加工效果如图12a-图12d所示。

上述实施例的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，适用于以下类型数控机床：

⑴立式数控镗铣床（轴数≥3轴）；

⑵卧式数控镗铣床（轴数≥3轴）。

例如，上述实施例的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，可以适用于配备FANUC 0i-M数控系统的机床。

为了满足国内数控机床不断发展的需求，北京发那科机电有限公司于2000年推出了高质量、高性能价格比的CNC系统：BEIJING-FANUC 0i系列。该系统提供了丰富而先进的功能，特别适用于加工中心、数控铣床和数控车床。0i系统的推出，受到广大数控机床厂和最终用户的青睐：0i系统可靠性好、体积小、功能强。最近，0i系统又增加了新的配置，即可以配置FANUC最新推出的αi系列伺服电动机和主轴电动机。

FANUC 0i-M数控系统的介绍如下：

⑴整体软件功能包为车床和加工中心提供各种用途丰富的CNC功能，作为整体标准的功能软件包；

⑵清晰的显示器高对比度8.4英寸彩色TFT的LCD显示器，也可提供9英寸单色CRT显示器；

⑶高性能的交流伺服电动机和放大器有高性能的αi系列、α系列、αC系列、β系列伺服电机，高性能的αi系列、α系列、αP系列、αC系列主轴电动机，以及高性能的α系列伺服放大器；

⑷丰富的先进功能，即高速高精度控制功能，具体包括：

零件程序多段预读控制，实现切削速度的最佳加速度和减速度；

伺服采用HRV控制，提高系统的鲁棒性和实现高增益的速度控制；

大大降低位置指令的延时，缩短定位时间；

高性能的PMC功能：采用PMC-SA3，梯形图程序运行时间为0.15μs或步，最大容量为 16000步，并且可在显示器上显示和编辑梯形图；

与PC机通信：CNC通过无噪声HSSB高速串行总线(光缆)与商用PC机连接，PC机可显示各种CNC数据，也可运行高速DNC功能；

Power Mate CNC管理：除CNC控制轴外，通过I或O link最多可控制8台β系列伺服电动机，并可在CNC上进行设定和显示。还可用PMC方便地控制电动机的运动。

⑸强力个性化功能：

利用用户宏程序或宏程序执行器，机床厂家可以进行个性化的作业，比如编制适合于机床专用加工和测量的循环程序；

用户还可以利用宏程序编制自己的CNC显示程序；

操作面板的键顶端可拆移，用户可以重新刻上符号安排布置自己的操作面板；

I或O link的接口可以减少机床操作面板的连线。

⑹丰富的维修功能：

报警历史记录或操作历史记录：报警信息自动地存到CNC存储器内，并且可以显示：也可自动记录所有的操作。这两项功能可方便地检查故障。

伺服波形显示：各种伺服数据，如位置误差、指令脉冲、转矩指令以波形显示在CNC的显示屏上，不用示波器就可方便地检查伺服故障。

采用存储卡进行信息交换：系统具有PCMCIA存储卡接口，CNC系统的数据如参数、零件程序、偏置数据、PMC的程序和宏程序执行器的程序等可以通过简单的操作存储到PCMCIA卡，也可重装到系统。

⑺高可靠性和世界性支持：

高可靠性：在CNC系统设计阶段考虑到CNC机床的运行环境：在制造阶段进行严格的测试和质量控制。

世界性支持：通过世界各地的FANUC子公司对系统进行高质量和快速反应的服务。

⑻FANUC 0i-M系统功能代码如下表：

例如，上述适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，适用于配备FANUC 0i-M系统的 3轴及其以上的立式或卧式数控镗铣床，可参见图13a-图13c所示的3轴立式镗铣床。

参见图13a-图13c，3轴立式镗铣床包括底座（如底座1），竖直安装在底座上的立柱（如立柱3）和工作台（如工作台2），位于工作台的上方、且安装在立柱顶端侧部的主轴箱（如主轴箱5），安装在主轴箱下方的主轴（如主轴4），以及安装在主轴箱上方的主轴电机（如主轴电机6）。

可见，现有的编程手段，无论是自动编程还是手动常量式编程，均无法解决程序对刀具类型或尺寸的兼容性问题。而本发明，利用宏程序在编程方面的灵活性，采用参数化编程方式，提出上述适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，能够彻底解决数控加工程序对刀具类型或尺寸变化的适应性问题。采用该适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，可以使数控程序能够兼容不同类型的刀具和不同尺寸的刀具，能为企业提高刀具利用率，降低刀具采购费，节约编程时间、降低编程成本投入、提高经济效益。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，其特征在于，主要包括：

2.根据权利要求1所述的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，其特征在于，在步骤a中，所述设置刀具、机床和待加工件的相应参数的操作，具体包括：

使机床的Z轴回零，设置进给速度的基值和系数；

选择刀具，下刀，完成刀具长度的正补偿；

设置待加工件的尺寸参数和工艺参数，并设置一个变量#24表示圆鼻刀的刀尖半径。

3.根据权利要求2所述的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，其特征在于，在步骤b中，所述确认当前刀具类型的操作，具体包括：

4.根据权利要求1-3中任一项所述的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，其特征在于，在步骤b中，所述基于当前刀具和待加工件的相应参数，对相应的加工量进行计算的操作，具体包括：

5.根据权利要求4所述的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，其特征在于，所述圆鼻刀加工过程中的数学处理的操作，具体包括：

（2.1）

（2.2）

6.根据权利要求4所述的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，其特征在于，所述球头刀加工过程中的数学处理的操作，具体包括：

（2.3）

（2.4）。

7.根据权利要求4所述的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，其特征在于，在步骤c中，所述根据对相应加工量的计算结果，运行适应刀具类型或尺寸变化的数控加工程序的操作，具体包括：

在锥面铣削前，将机床运行到起始点，下刀，以1/4圆切入待加工件；该1/4圆的圆弧半径取值范围为：1/4圆圆弧半径>1*刀具半径；

8.根据权利要求4所述的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，其特征在于，在步骤c中，所述完成对相应待加工件的加工后，将刀具和机床的相应参数恢复至安全状态的操作，具体包括：

9.根据权利要求1所述的适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，其特征在于，该适应刀具类型或尺寸变化的数控加工控制方法，适用于配备FANUC 0i-M系统的3轴及其以上的立式或卧式数控镗铣床。