数控加工设备及其对矩阵式排列结构工件的连续加工方法
技术领域
本发明涉及数控设备加工的技术领域,具体是涉及一种数控加工设备及其对矩阵式排列结构工件的连续加工方法。
背景技术
现有技术的数控加工设备对于具有矩阵式排列结构工件的加工过程中,每加工完一个产品,刀具都要回退到安全高度,加工的产品越多,回退的次数也随之越多,空运行的距离将越长,数控加工设备加工所需的时间将越长,这很大程度上降低了数控加工设备的加工效率。
发明内容
本发明实施例提供一种数控加工设备及其对矩阵式排列结构工件的连续加工方法,以解决现有技术中数控加工设备的加工效率低的技术问题。
为解决上述问题,本发明实施例一方面提供了一种具有矩阵式排列结构工件的连续加工方法,所述加工方法包括:
调整刀具的初始位置以完成对刀;
以环绕往返的走刀路线连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的切削加工。
根据本发明一优选实施例,所述以环绕往返的走刀路线连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的切削加工的步骤中,刀具以环绕往返的走刀路线逐层连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的切削加工,直至多个矩阵式排列结构工件全部被加工完成。
根据本发明一优选实施例,所述加工方法还包括将刀具抬起到安全高度位置的步骤。
根据本发明一优选实施例,所述将刀具抬起到安全高度位置的步骤在多个矩阵式排列结构工件全部被加工完成之后进行。
根据本发明一优选实施例,所述将刀具抬起到安全高度位置的步骤只有在多个矩阵式排列结构工件全部被加工完成之后进行一次,加工中途不需要进行将刀具抬起到安全高度位置的步骤。
根据本发明一优选实施例,所述以环绕往返的走刀路线连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的切削加工的步骤具体为:刀具对多个矩阵式排列结构工件依次连续进行逐一环绕式切屑工件环周的待切削加工层,以使刀具在一次走刀的单向行程内连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层相同进刀量的切削加工。
根据本发明一优选实施例,所述以环绕往返的走刀路线连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的切削加工的步骤具体为:刀具在一次走刀的单向去程行程对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层完成相同位置部分以及相同进刀量的切削加工;在该次走刀的返程行程对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层完成相同剩余位置部分的相同进刀量的切削加工;以使刀具在一次走刀的往返行程内完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层相同进刀量的切削加工。
根据本发明一优选实施例,一次走刀的去程加工过程中所切削的矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的位置部分与返程加工过程中所切削的矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的位置部分在走刀平面内的结合位置处,去程加工过程中和/或返程加工过程中的刀具设有走刀延伸量,以使走刀往返过程在同一进刀量内的待切削加工层被切削完全。
根据本发明一优选实施例,刀具的走刀路线在相邻矩阵式排列结构工件之间设有转换间隙,以使刀具在所述转换间隙范围内从当前工件环周的加工走刀路线平滑过渡到相邻工件的加工走刀路线。
为解决上述技术问题,本发明实施例另一方面还提供一种数控加工设备,所述数控加工设备利用上述实施例中任一项所述的加工方法对具有矩阵式排列结构工件进行切削加工。
相对于现有技术,本发明提供的数控加工设备及其对矩阵式排列结构工件的连续加工方法,通过利用刀具以环绕往返的走刀路线逐层连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的切削加工,省去了现有技术中加工每个工件结构都需要将刀具抬起到安全高度位置的过程,减少了空转时间,进而缩短了加工时间,大大提高了数控加工设备的加工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具有矩阵式排列结构工件连续加工方法一优选实施例的流程示意图;
图2是刀具第一种走刀路线的平面示意图;
图3是刀具第二种走刀路线的平面示意图;
图4是刀具第三种走刀路线的平面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是,以下实施例仅用于说明本发明,但不对本发明的范围进行限定。同样的,以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,图1是本发明具有矩阵式排列结构工件连续加工方法一优选实施例的流程示意图,该加工方法包括但不限于以下步骤。
步骤S110,调整刀具的初始位置以完成对刀。
在该步骤中,关于刀具的具体对刀过程,在本领域技术人员能够理解的范围之内,且不涉及本发明技术方案的发明点,此处不再详述。
步骤S120,以环绕往返的走刀路线连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的切削加工。
在步骤S120中,刀具优选以环绕往返的走刀路线逐层连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的切削加工,直至多个矩阵式排列结构工件全部被加工完成。
具体而言,本发明实施例以加工直线排列的条状凸柱为例进行详细说明,当然,本发明实施例中的加工方法也可以用于加工其他具有矩阵式排列结构的工件,而对于待加工工件的具体形状结构不应该造成对本发明加工方法的限制。
请参阅图2,图2是刀具第一种走刀路线的平面示意图,在该图示中,刀具对多个矩阵式排列结构工件依次连续进行逐一环绕式切屑工件环周的待切削加工层,图中箭头方向代表刀具的移动走向。
首先刀具从图示中1号加工位左侧进入,然后向上移动,绕1号加工位一周后沿着圆弧形过渡走刀路线进入到2号加工位(其中,图示中加工位代表在加工一个工件,下同),以此方式依次完成对3号、4号…..等加工位的加工。
一般来讲,刀具的走刀路线在相邻矩阵式排列结构工件之间都设有转换间隙(图中标注102、304),以使刀具在转换间隙范围内从当前工件环周的加工走刀路线平滑过渡到相邻工件的加工走刀路线,即给圆弧形过渡留出一定的空间;当然,转换间隙也不是必须存在的,在一些对排列密集的工件进行加工中,刀具路线也是可以重叠或者交叉的,只要保证能够切削出所需工件形状即可,在本领技术人员的理解范围内,此处不再赘述。
当加工到最后一个加工位时,可以继续向下(一般为垂直该走刀路线平面的方向)给一个进刀量,然后依照原路返回,即依次环绕….4号、3号、2号以及1号加工位,如此一来,一次的往返过程,完成了两次进刀量的加工(去程完成一次,返程完成一次)。当然,为了提高加工精度,也可以在返程过程中不给进刀量,完成一次原路走刀,以达到对去程加工过程进行精修的目的。
重复上述走刀路线,并不断给进刀量,以逐层完成切削,直至所有工件被完全切削完成。该种走刀路线,可以使刀具在一次走刀的单向行程内连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层相同进刀量的切削加工,中途不需要将刀具抬起到安全高度位置的步骤,减少了空转时间,因此提高了数控加工设备的加工效率。
进一步地,请参阅图3,图3是刀具第二种走刀路线的平面示意图,在本实施例中,刀具从右侧进入到图示中10号加工位的走刀路线内,同样沿着箭头走向依次环绕10号、11号、12号、13号…..等加工位,在一次单行程内连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层相同进刀量的切削加工。另外,在返程时同样可以选择给一定的进刀量继续切削,或者不给进刀量原路返回(以达到精修的目的)。
然而该走刀路线实施例与上一实施例不同之处在于,首先,很明显可以看到相邻加工位的圆弧形过渡线路不同,图2中圆弧形过渡凸向外侧,而本图示中的圆弧形过渡则凹向内侧,当然,本领域技术人员可以根据编程习惯或者走刀需求自行确定过渡线路的形式及位置,此处不再详述。
另外,图3图示中走刀路线与图2中还有一点很大的不同在于,图3实施例中在加工位的直边与圆弧位置处还设有走刀延伸量100,以此保证直边与圆弧位置的连接处被切削完全。走刀延伸量100其实就是刀具在加工位的直边加工时多走一小段,保证与圆弧之间具有良好的切削连续性。本领域技术人员还可以根据不同的加工工件形状自行选取设计走刀延伸量的位置,或者一些形状的加工工件也可以不用设置走刀延伸量。
请参阅图4,图4是刀具第三种走刀路线的平面示意图。在该图示的实施例中,刀具在一次走刀的单向去程行程对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层完成相同位置部分以及相同进刀量的切削加工;在该次走刀的返程行程对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层完成相同剩余位置部分的相同进刀量的切削加工。
具体来讲,刀具从图中左侧细实线箭头位置进入到20号加工位,并沿着细实线箭头所指示的路线呈连续S型依次绕过20号、21号、22号、23号….等加工位,直到刀具走到一排加工位的尽头,此时可以看出,在去程的过程中刀具只完成了对加工位一部分位置(直边以及一侧的圆弧)的加工。
此时刀具将按照图示中粗实线箭头所指示的路线呈连续S型依次通过….23号工位的圆弧加工段、圆弧形过渡段、22号工位的圆弧加工段、圆弧形过渡段、21号工位的圆弧加工段、圆弧形过渡段以及20号加工位的圆弧加工段,当回到退刀圆弧时,刀具就在一次走刀的往返行程内完成了对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层相同进刀量的切削加工,以此逐层重复上述路线,直至所有加工件被完全切屑完成。
优选地,一次走刀的去程加工过程中所切削的矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的位置部分与返程加工过程中所切削的矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的位置部分在走刀平面内的结合位置处,去程加工过程中和/或返程加工过程中的刀具设有走刀延伸量,以使走刀往返过程在同一进刀量内的待切削加工层被切削完全。
本图示实施例则是在加工位的直边与一侧圆弧的连接位置处(即去程走刀路线与返程走刀路线的衔接处)设有走刀延伸量200,以此保证走刀往返过程中直边与圆弧位置的连接处被切削完全。同样的,本领域技术人员还可以根据不同的加工工件形状自行选取设计走刀延伸量的位置,或者一些形状的加工工件也可以不用设置走刀延伸量。
从上面三个实施例的走刀路线可以看出,图2实施例中的一次走刀往返过程,前半程刀具对所有工件的上部区域刀具切削了两次,下部切削了一次,后半程刀具原路返回,还是上部区域切削两次,而下部切削一次;相比较而言,图3实施例中则是在前半程的正向切削时是下部区域切削两次,上部切削一次;刀具返回时正好相反(上部区域切削两次,下部切削一次),这样相较于图2实施例中的走刀路线来讲,使每一工件的各个区域获得相同的切削次数(都为三次),可以保证工件各部分具有相同的切削质量;进一步地,图4实施例中的一次往返走刀过程则是对工件外缘的各个部分均完成一次切削,相较于图3实施例中的走刀路线来讲,节省了刀具走刀路线长度(图3实施例中为一次往返走刀过程的走刀路线长度为三倍工件外缘的长度之和,而图4实施例中则是一倍工件外缘的长度),因此在走刀速度一定的情况下,图4实施例中的走刀路线则是进一步提高了对阵列排布工件加工的效率。
步骤S130,将刀具抬起到安全高度位置。
该步骤在多个矩阵式排列结构工件全部被加工完成之后进行,优选地,抬刀动作在整个加工过程中只有一次,加工中途不需要进行将刀具抬起到安全高度位置的步骤,这也正是本发明的一个发明点所在,减少抬刀次数,即减少了刀具空转时间,进而可以提高数控加工设备的加工效率。
当然,在加工过程中也可以有类似于更换刀头或者其他需要抬刀到安全高度的情况,本发明实施例也不限定一定不可以有多于一次的抬刀动作,本发明实施例要说明的是在正常的编程控制走刀加工过程中,无需过多的抬刀动作,此处本领域技术人员可以理解,亦不再赘述。
另外,本发明实施例还提供一种数控加工设备,该数控加工设备利用上述实施例中所述的加工方法对具有矩阵式排列结构工件进行切削加工,具体的加工方法请参阅上述实施例中的详细描述;而关于数控加工设备的具体结构技术特征在本领域技术人员的理解的范围之内,此处不再详述。
相对于现有技术,本发明提供的数控加工设备及其对矩阵式排列结构工件的连续加工方法,通过利用刀具以环绕往返的走刀路线逐层连续完成对多个矩阵式排列结构工件环周待切削加工层的切削加工,省去了现有技术中加工每个工件结构都需要将刀具抬起到安全高度位置的过程,减少了空转时间,进而缩短了加工时间,大大提高了数控加工设备的加工效率。
以上所述仅为本发明的部分实施例,并非因此限制本发明的保护范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。