CN103809511A - 一种多轴加工中心上加工大重型机匣类零件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于数控加工技术领域，特别是涉及一种多轴大重型零件的加工方法。针对大重型零件在多轴机床上加工时，由于零件太重，无法定位在与机床转台同心的位置，当机床转台旋转时，零件中心位置相对于转台中心在不断变化，使得同一零件的数控程序不断变化，编制繁琐，复杂的现象，研究了一种新的数控加工方法，该方法合理的利用了空间角度间的换算关系，使得数控程序的编制不受零件在机床上的安装位置及零件夹具高度的限制，并能简化编程步骤，保证同一道数控工序只有唯一的数控程序，从而稳定了产品质量，缩短了大量的现场等待程序时间，使零件加工效率大幅提高。

Description

一种多轴加工中心上加工大重型机匣类零件的方法

技术领域

本发明属于数控加工技术领域，特别是涉及一种多轴大重型零件的加工方法。

背景技术

部分大型或不规则外型的机匣类零件在多轴数控机床上加工时，因为零件自身太大太重，只能用吊车吊上机床，零件在机床上安装时也只能摆在吊上机床的位置固定夹紧。无法将零件中心定位到与机床转台中心重合，因此，在机床转动转台加工零件周边多个面上的内容时，机床转台每转动一个角度，零件中心在机床上的实际位置都在发生变化，而程编原点却只能设定在一个固定的点上，以至只有得到零件中心相对于转台中心的确定位置才能进行编程，也就是一批完全相同的零件也要根据各个零件在机床转台上摆放的不同位置来编制不同的数控程序。

公司数控加工发展几十年以来，对于附件机匣这种大重型零件的四轴五轴加工一直是每一个零件编制一个数控程序，这个零件加工完了，数控程序也没有用了，下一个相同零件又需要编制新的数控程序，操作者每加工一个零件就要等待数控程序编制，加工到什么时候，工艺员就要跟到什么时候，如果一批零件有100个，就要编制100个不同的数控程序，以至编程员工作量很大，且容易出错，同时造成了大量的现场等待时间，零件的加工质量和效率很低。

近几年公司各种机型的生产数量成倍增长，大型机匣零件原先那种低效率的加工方式已经不能满足当今的科研生产规模，于是有必要提出一种新的数控加工方法。

发明内容

本发明的目的是：

针对大重型零件在多轴机床上加工时，由于零件太重，无法定位在与机床转台同心的位置，当机床转台旋转时，零件中心位置相对于转台中心在不断变化，使得同一零件的数控程序不断变化，编制繁琐，复杂的现象，研究了一种新的数控加工方法，该方法合理的利用了空间角度间的换算关系，使得数控程序的编制不受零件在机床上的安装位置及零件夹具高度的限制，并能简化编程步骤，保证同一道数控工序只有唯一的数控程序，从而稳定了产品质量，缩短了大量的现场等待程序时间，使零件加工效率大幅提高。

本发明的技术方案是：

本发明的原理如下，如图1所示，（X,Y，Z）为零件加工原点在机床转台上的实际位置，（X’,Y’,Z’）为零件加工原点绕Y轴旋转后的位置。

X’＝Sin(θ+arctgX/Z)L

＝(Sinθ*COSarctgX/Z+COSθ*SinarctgX/Z)L

＝(Sinθ*COSarCOSZ/L+COSθ*SinarcSinX/L)L

＝(Sinθ*Z/L+COSθ*X/L)L

＝ZSinθ-Xcosθ

上公式求得零件加工原点绕Y轴旋转后在机床上的X’值。

Z’＝COS(θ+arctgX/Z)L

＝(COSθ*COSarctgX/Z+Sinθ*SinarctgX/Z)L

＝(COSθ*COSarCOSZ/L+Sinθ*SinarcSinX/L)L

＝(COSθ*Z/L+Sinθ*X/L)L

＝ZCOSθ-XSinθ

上公式求得零件加工原点旋转后在机床上的Z’值，Y’=Y。将求得的零件加工原点绕Y轴旋转后的位置（X’,Y’,Z’）输入机床，作为编程加工原点进行加工即可。

一种多轴加工中心上加工大重型机匣类零件的方法，本方法包括以下步骤：

第一步，把大重型机匣类零件固定在多轴数控机床转台上；

第二步，旋转机床转台，拉直零件的基准面，使其与作为机床编程基准面的XY、XZ和YZ之中的某一个面平行；

第三步，通过机床打表测量得出此时零件加工原点相对于转台中心的坐标值（x₀,y₀,z₀）；

第四步，通过空间角度的换算得到零件加工原点为满足某个加工内容而旋转某一个角度θi后在机床上的实际位置（x_i’,y_i’,z_i’），其中，i=1,2，...N，N为加工内容的个数，换算公式如下：

(1)如果零件绕X轴旋转，零件加工原点（x₀，y₀，z₀）旋转一个角度θi后在机床上的实际位置（x_i’,y_i’,z_i’）如下：

x_i’=x₀,

y_i’=y₀cosθi-z₀sinθi

z_i’=y₀sinθi+z₀cosθi；

(2)如果零件绕Y轴旋转，零件加工原点（x₀,y₀,z₀））旋转一个角度θi后在机床上的实际位置（xi’,yi’,zi’）如下：

xi’=x₀cosθi-z₀sinθi

yi’=y₀

zi’=-x₀sinθi+z₀cosθi；

(3)如果零件绕Z轴旋转，零件加工原点（x₀,y₀,z₀）旋转一个角度θi后在机床上的实际位置（xi’,yi’,zi’）如下：

xi’=x₀cosθi-y₀sinθi

yi’=x₀sinθi+y₀cosθi

zi’=z₀；

第四步，将零件加工原点在机床上的实际位置（x_i’,y_i’,z_i’）输入机床，作为编程加工原点进行加工。

本发明的优点是：

本发明合理的利用了空间角度间的换算关系，使得数控程序的编制不受零件在机床上的安装位置及零件夹具高度的限制，并能简化编程步骤，保证同一道数控工序只有唯一的数控程序，从而稳定了产品质量，缩短了大量的现场等待程序时间，使零件加工效率大幅提高。

本发明突破了几十年来传统的多轴数控加工必须知道了零件在数控机床上的实际位置才能编制数控程序的观点。

该多轴加工方法在4轴机床DIXI80，4轴机床TH1125，五轴机床DMU125P，五轴机床HPC630XT上加工了附件机匣，分流机匣，机匣体，扩压机匣，机匣组件，前上/下机匣等几十种零件,完全改变了过去加工一个零件后需等待两个零件加工时间的状况，证明该方法有效可行。

附图说明

图1为机匣类零件绕转台Y轴旋转示意图，其中，（x ₀,y₀,z₀）为旋转前零件原点，（x_i’,y_i’,z_i’）为旋转后零件原点，L为零件原点到转台Y轴的距离，α为零件摆放上机床时的找正基准面后的初始角度，θ为旋转角度；

图2为实施例中零件的摆放示意图。

具体实施方式

本方法包括以下步骤：

第一步，把大重型机匣类零件固定在多轴数控机床转台上；

第二步，旋转机床转台，拉直零件的基准面，使其与作为机床编程基准面的XY、XZ和YZ之中的某一个面平行；

第三步，通过机床打表测量得出此时零件加工原点相对于转台中心的坐标值（x₀，y₀，z₀）；

第四步，通过空间角度的换算得到零件加工原点为满足某个加工内容而旋转某一个角度θi后在机床上的实际位置（x_i’,y_i’，z_i’），其中，i=1,2,…N，N为加工内容的个数，换算公式如下：

(2)如果零件绕X轴旋转，零件加工原点（x₀，y₀,z₀）旋转一个角度θi后在机床上的实际位置（x_i’,y_i’,z_i’）如下：

x_i’=x₀,

y_i’=y₀cosθi-z₀sinθi

z_i’=y₀sinθi+z₀cosθi

(2)如果零件绕Y轴旋转，零件加工原点（x₀,y₀，z₀））旋转一个角度θi后在机床上的实际位置（xi’,yi’,zi’）如下：

xi’=x₀cosθi-z₀sinθi

yi’=y₀

zi’=-x₀sinθi+z₀cosθi

(3)如果零件绕Z轴旋转，零件加工原点（x₀,y₀,z₀）旋转一个角度θi后在机床上的实际位置（xi’,yi’,zi’）如下：

xi’=x₀cosθi-y₀sinθi

yi’=x₀sinθi+y₀cosθi

zi’=z₀

第五步，将零件加工原点在机床上的实际位置（x_i’,y_i’,z_i’）输入机床，作为零件编程加工原点进行加工。

下面以某型号滑油池零件在卧式四轴数控机床的加工为例对本发明做进一步说明，如图2所示，该零件有两个加工内容：位置孔G54，位置孔G55。加工时先加工G54,再加工G55,在卧式四轴机床昆明机床H61125上加工。

第一步，把零件固定在卧式四轴机床绕Y轴旋转的B转台上；

第二步，旋转机床B转台，拉直零件A面，使零件A面与编程基准面的XY面平行；

第三步，通过机床打表测量得出此时零件加工原点相对于转台中心的坐标值（100,50,200）；

第四步，通过空间角度的换算得到零件加工原点为满足某个加工内容而旋转某一个角度-23度后在机床上的实际位置（x₅₅’,50,z₅₅’），

通过空间角度的换算得到零件加工原点为满足某个加工内容而旋转某一个角度219度后在机床上的实际位置（x₅₄’,50,z₅₄’），换算公式如下：

X₅₅’=100cos（-23°）-200sin（-23°）=170.197

Y₅₅’=50

Z₅₅’=-100sin（-23°）+200cos（-23°）=223.174

X₅₄’=100cos（219°）-200sin（219°）=48.149

Y₅₄’=50

Z₅₄’=-100sin（219°）+200cos（219°）=-92.497

第五步，将零件加工原点G55在机床上的实际位置（170.197,50,223.174）输入机床，作为零件G55编程加工原点进行加工。

将零件加工原点G54在机床上的实际位置（48.149,50,-92.497）输入机床，作为零件G54编程加工原点进行加工。

Claims (1)

1.一种多轴加工中心上加工大重型机匣类零件的方法，本方法包括以下步骤：

第一步，把大重型机匣类零件固定在多轴数控机床转台上；

第二步，旋转机床转台，拉直零件的基准面，使其与作为机床编程基准面的XY、XZ和YZ之中的某一个面平行；

第三步，通过机床打表测量得出此时零件加工原点相对于转台中心的坐标值（x₀,y₀,z₀）；

第四步，通过空间角度的换算得到零件加工原点为满足某个加工内容而旋转某一个角度θi后在机床上的实际位置（x_i’,y_i’,z_i’），其中，i=1,2，...N，N为加工内容的个数，换算公式如下：

(1)如果零件绕X轴旋转，零件加工原点（x₀,y₀,z₀）旋转一个角度θi后在机床上的实际位置（x_i’,y_i’,z_i’）如下：

x_i’=x₀,

y_i’=y₀cosθi-z₀sinθi

z_i’=y₀sinθi+z₀cosθi；

(2)如果零件绕Y轴旋转，零件加工原点（x₀,y₀,z₀））旋转一个角度θi后在机床上的实际位置（xi’,yi’,zi’）如下：

xi’=x₀cosθi-z₀sinθi

yi’=y₀

zi’=-x₀sinθi+z₀cosθi；

(3)如果零件绕Z轴旋转，零件加工原点（x₀,y₀,z₀）旋转一个角度θi后在机床上的实际位置（xi’,yi’,zi’）如下：

xi’=x₀cosθi-y₀sinθi

yi’=x₀sinθi+y₀cosθi

zi’=z₀；

第四步，将零件加工原点在机床上的实际位置（x_i’,y_i’,z_i’）输入机床，作为编程加工原点进行加工。

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