CN104281097A - 一种万能角度铣头虚拟轴数控编程方法 - Google Patents
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Abstract
一种万能角度铣头虚拟轴数控编程方法，它涉及一种铣头的编程方法。本发明的目的则是为了解决万能角度铣头在使用过程中，由于采用了机床无法实现和定义的主轴方向而造成的数控编制的程序使机床无法实现的加工的问题。本发明具有以下步骤；设定铣头虚拟轴的理论位置，确定刀具理论偏摆位置，计算刀尖与工件之间的缝隙，刀具长度补偿，执行程序，刀具开始工作。本发明用于无法实现特殊角度加工的数控铣床，能够使三轴机床实现四轴加工，四轴机床实现五轴加工，解决了万能角度铣头的数控编程应用难题，拓展了机床的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种铣头的编程方法，具体涉及一种万能角度铣头虚拟轴数控编程方法，属于万能铣头数控编程技术领域。
背景技术
直角铣头是一种机床配件，也叫横向铣头或卧式铣头，用于改变机床常规的主轴输出方向，使刀具输出与主轴呈90°角。可以实现机床的立卧转换，用于加工工件的侧面，减少工件装夹次数，提高加工精度和效率。而万能角度铣头(见图1)则能够使刀具输出轴与主轴呈任意角度，甚至可以大于90°。
数控机床在编制程序时，只能够定义自身可实现的主轴方向，而万能角度铣头作为机床配件(通常为非标或特殊定制)，可以实现任意角度的加工，但由于这些角度机床自身无法实现和定义，因此会造成编制的程序机床无法执行，即使强制使用多轴后处理，机床也无法正确读取程序。
发明内容
本发明的目的则是为了解决万能角度铣头在使用过程中，由于采用了机床无法实现和定义的主轴方向而造成的数控编制的程序使机床无法实现的加工的问题。
本发明的技术方案是：一种万能角度铣头虚拟轴数控编程方法，具有以下步骤；
a、设定铣头虚拟轴的理论位置，根据实际需要设定刀具轴线与水平面所成锐角α的数值，此时的刀具轴线位置为虚拟轴的理论位置；
b、确定刀具理论偏摆位置，根据角度α数值得出刀尖在竖直方向偏差值和水平方向的偏差值，从而确定刀尖的位置，进而得到刀具的理论偏摆位置；
c、计算由偏摆造成的刀尖与工件之间的间隙，刀具的理论偏摆位置确定后，根据α数值和刀具半径数值计算出该间隙；
d、刀具长度补偿，根据刀尖与工件之间的间隙调整刀具的长度，从而补偿偏摆后刀具长度的理论数值与刀具长度的实际数值之间的偏差，使刀尖与工件无缝贴合；
e、执行程序，刀具开始工作。
根据偏摆的实际角度α，确定刀具在水平和竖直方向的偏差值，具体步骤为：设定虚拟轴所在的刀具长度为L’，设定刀尖在竖直方向偏差值为ΔY，在水平方向的偏差值为ΔX，刀具的理论偏摆位置计算公式为：ΔX＝L’×sinα×tanα，ΔY＝L’×sinα，其 中虚拟轴所在的刀具长度L’的数值与实际刀具长度L的数值相同；
根据α值，计算出刀具与偏摆后产生的间隙值ΔL，并进行刀具长度补偿，具体步骤为：根据ΔL＝R×sinα计算出ΔL的数值，所述R为刀具半径；最终使刀具在执行数控程序时，切削位置能够达到理论值。
实际刀具按精确的理论偏摆路径偏摆，从而能够保证得到计算刀尖与工件之间的精确间隙数值，针对该精确间隙数值对刀具长度进行补偿，从而使刀尖与工件之间实现无缝贴合，使工作效果更佳精确。
所述刀具的位置计算和补偿手工完成，所述数控编程通过软件编程实现，能够精准计算加工位置，形成准确的刀路路径，得到满意的加工结果。
本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明将万能角度铣头的摆动轴，在编程时通过数学运算，变为机床自身的摆动虚拟轴，使万能角度铣头在加工过程中能够自由的应用，并能通过计算实现软件编程，以此来减少工件的翻转和装夹，最大限度的保证加工精度，提高生产效率，此外还可以降低机床使用成本，通过增加机床的旋转轴和自由度，从而能够使三轴机床实现四轴加工，四轴机床实现五轴加工，解决了万能角度铣头的数控编程应用难题，拓展了机床的使用范围，使简单机床实现多轴机床的加工工作效果，能使加工过程中的机床使用成本相比降低30％。
附图说明
图1是万能角度铣头结构示意图；
图2是刀具偏摆位置示意图；
图3是刀具理论路径示意图；
图4是刀具实际执行路径示意图。
具体实施方式
结合附图说明本发明的具体实施方式：本发明的一种万能角度铣头虚拟轴数控编程方法，包括以下步骤：
a、设定铣头虚拟轴的理论位置，根据实际需要设定刀具轴线与水平面所成锐角α的数值，此时的刀具轴线位置为虚拟轴的理论位置；
b、确定刀具理论偏摆位置，根据角度α数值和虚拟轴所在的刀具长度L’得出刀尖在竖直方向偏差值ΔY和水平方向的偏差值ΔX，从而确定刀尖的位置，进而得到刀具的理论偏摆位置；
c、计算由偏摆造成的刀尖与工件之间的间隙ΔL，刀具的理论偏摆位置确定后，根据 α数值和刀具半径数值R计算出刀尖与工件之间间隙ΔL；
d、刀具长度补偿，根据刀尖与工件之间的间隙ΔL调整刀具的长度，从而补偿偏摆后刀具长度的理论数值D与刀具长度的实际数值L之间的偏差，使刀尖与工件无缝贴合，最终实现以虚拟的方式完成特殊角度的加工；
计算公式为：D＝L+ΔL；
e、执行程序，刀具开始工作。
根据偏摆的实际角度α，确定刀具在水平和竖直方向的偏差值，具体步骤为：设定虚拟轴所在的刀具长度为L’，设定刀尖在竖直方向偏差值为ΔY，在水平方向的偏差值为ΔX，刀具的理论偏摆位置计算公式为：ΔX＝L’×sinα×tanα，ΔY＝L’×sinα，其中虚拟轴所在的刀具长度L’的数值与实际刀具长度L的数值相同。
根据α值，计算出刀具与偏摆后产生的间隙值ΔL，并进行刀具长度补偿，具体步骤为：根据ΔL＝R×sinα计算出ΔL的数值，所述R为刀具半径，最终使刀具在执行数控程序时，切削位置能够达到理论值。
所述数控编程通过软件编程实现，刀具的位置计算和补偿手工完成。
在软件中编程时则按照机床能够实现并且后处理的方式进行编程，得出加工时的理论刀具路径，程序执行时，则是用偏摆后的实际刀具来走理论刀路。
Claims (3)
1.一种万能角度铣头虚拟轴数控编程方法，其特征在于：具有以下步骤；
a、设定铣头虚拟轴的理论位置，根据实际需要设定刀具轴线与水平面所成锐角α的数值；
b、确定刀具理论偏摆位置，根据角度α数值得出刀尖在竖直方向偏差值和水平方向的偏差值，进而得到偏摆后刀具的理论位置；
c、计算由偏摆造成的刀尖与工件之间的间隙，根据α数值和刀具半径数值计算出该间隙；
d、刀具长度补偿，根据刀尖与工件之间的间隙调整刀具的长度，从而使刀尖与工件无缝贴合；
e、执行程序，刀具开始工作。
2.根据权利要求1所述一种万能角度铣头虚拟轴数控编程方法，其特征在于：根据偏摆的实际角度α，确定刀具在水平和竖直方向的偏差值，具体步骤为：设定虚拟轴所在的刀具长度为L’，设定刀尖在竖直方向偏差值为ΔY，在水平方向的偏差值为ΔX，刀具的理论偏摆位置计算公式为：ΔX＝L’×sinα×tanα，ΔY＝L’×sinα，其中虚拟轴所在的刀具长度L’的数值与实际刀具长度L的数值相同。
3.根据权利要求1所述一种万能角度铣头虚拟轴数控编程方法，其特征在于：根据α值，计算出刀具与偏摆后产生的间隙值ΔL，并进行刀具长度补偿，具体步骤为：根据ΔL＝R×sinα计算出ΔL的数值，所述R为刀具半径。
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