CN106736846A - 一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法 - Google Patents

一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法，包括：获取车刀半径、主轴准停偏移角度；根据所述车刀半径、所述主轴准停偏移角度建立倾斜坐标系；将所述车刀刀尖点当前位置在工件坐标系下的坐标点转换至所述倾斜坐标系；根据所述倾斜坐标系下车刀刀尖点当前位置的坐标点、所述倾斜坐标系下车刀刀尖点目标位置的坐标点以及机床的进给速度计算所述倾斜坐标系下车刀对应每一个插补周期的补偿坐标值；将所述倾斜坐标下的车刀补偿坐标值转换至所述工件坐标系；根据所述工件坐标系下的补偿坐标值控制机床车削内圆。本发明扩大车铣复合机床进行车削加工的应用场合，提高生产效率和加工质量。

Description

一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法
技术领域
本发明实施例涉及机床刀具半径补偿技术领域，尤其涉及一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法。
背景技术
车床加工主要用车刀对旋转的工件进行车削加工。铣削是指使用旋转的多刃刀具切削工件。复合机就是可以把几种不同的加工工艺组合在一台机床上实现。车铣复合加工工艺是指既可以进行铣削加工又可以进行车削加工的加工工艺。即可以进行铣削加工也可以进行车削加工的机床，这里特指AC双转台五轴联动车铣复合机床。在使用车刀时，机床的转台切换到车床主轴的功能，机床可以进行车削加工。更换为铣刀后，机床的转台回复转台功能，机床就恢复为一台正常的立式五轴铣床。当车铣复合机床切换到车削功能时，根据车刀的特性，机床需要把主轴锁定到一个固定角度处，称为主轴锁定功能。但实际上由于机械结构等原因主轴的锁定后总会有一定的角度偏差。
目前数控系统对主轴准停的误差补偿是根据主轴准停的角度偏差来计算对应的机床的线性偏差，如图1所示，虚线位置车刀为主轴准停车刀实际姿态，101为主轴，A为主轴准停搭建点的线性误差距离。实线代表主轴准停车刀理想姿态。数控系统需要将这个偏差补偿回去，让刀尖点回到理论位置，如图2所示。
如图3所示，该方法在处理五轴车铣复合机床车削内圆的情况时会遇到工件干涉机床的问题。
发明内容
本发明提供一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法，以解决上述技术问题。
本发明的一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法，包括：
获取车刀半径、主轴准停偏移角度；
根据所述车刀半径、所述主轴准停偏移角度建立倾斜坐标系；
将所述车刀刀尖点当前位置在工件坐标系下的坐标点转换至所述倾斜坐标系；
根据所述倾斜坐标系下车刀刀尖点当前位置的坐标点、所述倾斜坐标系下车刀刀尖点目标位置的坐标点以及机床的进给速度计算所述倾斜坐标系下车刀对应每一个插补周期的补偿坐标值；
将所述倾斜坐标下的车刀补偿坐标值转换至所述工件坐标系；
根据所述工件坐标系下的补偿坐标值控制机床车削内圆。
进一步地，所述根据所述主轴准停偏移角度建立倾斜工件坐标系，包括：
采用公式
计算倾斜工件坐标系的矩阵，其中，主轴准停偏差角度的弧度值为α，车刀半径为R毫米。
进一步地，所述将所述车刀刀尖点当前位置在工件坐标系下的坐标点转换至所述倾斜坐标系，包括：
根据车刀半径得到所述车刀刀尖点在工件坐标系原点位置时所对应的倾斜工件坐标系的坐标点为P＝[R 0 0]，其中，R为车刀半径；
根据公式
Ptip＝L*MT+P (2)
计算工件坐标系对应的车刀刀尖点在所述倾斜工件坐标系下的坐标点，其中，L＝[X Y Z]为工件坐标系下所述车刀中心点的坐标，，Ptip为车刀刀尖点在所述倾斜工件坐标系下的坐标点。
进一步地，所述将所述倾斜坐标下的车刀补偿坐标值转换至所述工件坐标系，包括：
根据公式
机床在倾斜工件坐标系下的车刀对应初始工件坐标系下的坐标值，其中，Pc为倾斜坐标系下车刀刀尖点补偿坐标值，Pf为工件坐标系下车刀刀尖点补偿坐标值。
本发明让车铣复合机床可以在任何时候都能够进行车内孔的加工，让车铣复合机床在主轴准停角度偏差较大的情况下可以车削加工较小的内孔，从而扩大车铣复合机床进行车削加工的应用场合，提高生产效率和加工质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中车刀主轴准停偏差示意图；
图2为现有技术车刀半径补偿示意图；
图3为现有技术中系统补偿车刀半径遇到工件干涉示意图；
图4为本发明一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法流程图；
图5为本发明坐标系转换示意图；
图6为本发明一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法程序流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图4为本发明一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法流程图，如图4所示，本实施例方法，包括：
步骤101、获取车刀半径、主轴准停偏移角度；
步骤102、根据所述车刀半径、所述主轴准停偏移角度建立倾斜坐标系；
进一步地，所述根据所述主轴准停偏移角度建立倾斜工件坐标系，包括：
采用公式
计算倾斜工件坐标系的矩阵，其中，主轴准停偏差角度的弧度值为α，车刀半径为R毫米。
步骤103、将所述车刀刀尖点当前位置在工件坐标系下的坐标点转换至所述倾斜坐标系；如图5所示，X、Y为工件坐标系，X1、Y为倾斜坐标系。
进一步地，所述将所述车刀刀尖点当前位置在工件坐标系下的坐标点转换至所述倾斜坐标系，包括：
根据车刀半径得到所述车刀刀尖点在工件坐标系原点位置时所对应的倾斜工件坐标系的坐标点为P＝[R 0 0]，其中，R为车刀半径；
根据公式
计算工件坐标系对应的车刀刀尖点在所述倾斜工件坐标系下的坐标点，其中，L＝[X Y Z]为工件坐标系下所述车刀中心点的坐标，，Ptip为车刀刀尖点在所述倾斜工件坐标系下的坐标点。
步骤104、根据所述倾斜坐标系下车刀刀尖点当前位置的坐标点、所述倾斜坐标系下车刀刀尖点目标位置的坐标点以及机床的进给速度计算所述倾斜坐标系下车刀对应每一个插补周期的补偿坐标值；
步骤105、将所述倾斜坐标下的车刀补偿坐标值转换至所述工件坐标系；
进一步地，所述将所述倾斜坐标下的车刀补偿坐标值转换至所述工件坐标系，包括：
根据公式
机床在倾斜工件坐标系下的车刀对应初始工件坐标系下的坐标值，其中，Pc为倾斜坐标系下车刀刀尖点补偿坐标值，Pf为工件坐标系下车刀刀尖点补偿坐标值。
步骤106、根据所述工件坐标系下的补偿坐标值控制机床车削内圆。
具体来说，机床根据刀尖点在倾斜工件坐标系下的初始位置进行速度规划和插补，计算出的机床坐标点位置再从倾斜坐标系换算到机床坐标系下控制机床运动。加工过程中在机床坐标系下机床的运动实际是在沿着车刀方向的斜线上的线性运动。而普通的补偿方法机床则是在机床坐标系的X轴或者Y轴方向上的运动，二者区别明显。
下面举例说明，启动该功能时，机床所在工件坐标系坐标为[0，0，0]，刀具半径为10，主轴夹紧后角度偏差为2°，则由公式(2)可得刀尖点换算到旋转坐标系下时的坐标为：P＝[10，0，0]，这个点作为在倾斜坐标系下进行插补计算的起点坐标。
加工程序为车削半径50的内圆，则在倾斜坐标系下终点坐标值Pc＝[50.0，0]。这样机床在倾斜坐标下刀尖点会走出一条从[10，0，0]到[50，0，0]的直线，而在工件坐标下根据公式(3)可得刀尖点走出一条从点[9.9949，0.3490，0]到点[49.9695，1.7450，0]的斜线。本申请整体程序流程图如图6所示。
本发明应用与车铣复合机床的车削加工内圆场合，能够有效避免机床和工件的干涉，提高车铣复合机床的车削适用范围，从而提高车削复合机床的加工效率和加工质量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种车铣复合机床车刀刀具半径补偿方法，其特征在于，包括：
获取车刀半径、主轴准停偏移角度；
根据所述车刀半径、所述主轴准停偏移角度建立倾斜坐标系；
将所述车刀刀尖点当前位置在工件坐标系下的坐标点转换至所述倾斜坐标系；
根据所述倾斜坐标系下车刀刀尖点当前位置的坐标点、所述倾斜坐标系下车刀刀尖点目标位置的坐标点以及机床的进给速度计算所述倾斜坐标系下车刀对应每一个插补周期的补偿坐标值；
将所述倾斜坐标下的车刀补偿坐标值转换至所述工件坐标系；
根据所述工件坐标系下的补偿坐标值控制机床车削内圆。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述主轴准停偏移角度建立倾斜工件坐标系，包括：
采用公式
计算倾斜工件坐标系的矩阵，其中，主轴准停偏差角度的弧度值为α，车刀半径为R毫米。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述车刀刀尖点当前位置在工件坐标系下的坐标点转换至所述倾斜坐标系，包括：
根据车刀半径得到所述车刀刀尖点在工件坐标系原点位置时所对应的倾斜工件坐标系的坐标点为P＝[R 0 0]，其中，R为车刀半径；
根据公式
Ptip＝L*MT+P (2)
计算工件坐标系对应的车刀刀尖点在所述倾斜工件坐标系下的坐标点，其中，L＝[X YZ]为工件坐标系下所述车刀中心点的坐标，Ptip为车刀刀尖点在所述倾斜工件坐标系下的坐标点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述倾斜坐标下的车刀补偿坐标值转换至所述工件坐标系，包括：
根据公式
机床在倾斜工件坐标系下的车刀对应初始工件坐标系下的坐标值，其中，Pc为倾斜坐标系下车刀刀尖点补偿坐标值，Pf为工件坐标系下车刀刀尖点补偿坐标值。
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