CN109753016A

CN109753016A - 一种用于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法

Info

Publication number: CN109753016A
Application number: CN201910067865.2A
Authority: CN
Inventors: 王平章; 张圣; 邱佑平
Original assignee: Xihua University
Current assignee: Xihua University
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2019-05-14

Abstract

本发明公开了一种用于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，其涉及一种机械加工数控铣削任意摆轴用程序刀具长度补偿精确计算方法。本计算方法以任意角度的内外斜面截面为铣削加工模型，结合数控铣削原理与数控机床刀具轴矢量定义和实际切削加工经验，经过实际反复加工论证总结出的一种关于数控多轴联动铣削刀具长度补偿计算方法。本方法可作为一种数控多轴联动铣削刀具长度补偿的有效方法来运用，尤其适用于数控铣多轴加工任意角度斜面，曲率半径不等的截面的数控铣削刀具长度补偿计算，亦可以作为铣削程序实际切削验真，降低程序出错率，提高产品加工精度以及产品合格率。尤其对成本昂贵的大型单一结构件的数控铣削加工风险可控度有很大的帮助。

Description

一种用于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法

技术领域

本发明涉及机械制造业数控加工，工业机器人等领域尤其是5轴数控加工中心等，特别涉及一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法。

背景技术

在带刀具轴的工业机器人以及数控加工中心进行较为复杂的零件加工时，在很大程度上，机器的加工程式（也称程序）多数是用UG，PROE，CATIA，SOLIDWORKS等自动编程软件生成的程序，这些程式一般有成千上万段，有的甚至更多。这些程序虽然都经过计算机数值仿真软件处理，可以大致确定程式的正确与否，但是在细微的尺寸控制准确度上还是不能做到绝对的准确，尤其是对刀具参数的精确补偿方面往往束手无策。因此确定这些计算机软件生成的程式（注：机器参数编程式同样也实用）的准确与否是一让人头痛的事，尤其是在制造周期极长，成本昂贵的大型零部件上切削，产品的合格率，生产效率等因素如何保证，这套数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法的重要性就显而易见了。

本发明一种用于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，运用本计算方法可以大大降低零件产品制造的风险系数，对产品零质量缺陷具有深远的意义。

发明内容

针对当前工业发展中，带刀具轴的工业机器人或多轴数控加工中心的生产现状情况，本发明的目的是为了提高产品制造的合格率和生产效率而提供一种用于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法。

一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法为：

W_L=L₀+[H₀-Z₀]/ sinα±D×cosβ

本发明需要用到的计算参数是：

（1）材料坯体型面为内包络轮廓截面时，机器的摆轴计算用“-”号运算；材料坯体型面为外包络轮廓截面时，机器的摆轴计算用“+”号运算；

（2）α为机器摆轴与工作面的夹角（α≤π/2）；

（3）D为使用刀具的半径值；

（4）α+β=π/2；

（5）L₀为刀具长度值测量值；

（6）H₀为待加材料型面的毛坯高度（与机器加工坐标系零点偏移与否有关）；

（7）Z₀为运行程序中设定值（或最小Z值，注意有方向性）；

（8）β为程序中刀具轴（即图示中的A轴）的摆角。

附图说明

图1为本发明一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法在数控机床或机器人刀具轴上的实际使用效果示意图；

图2为本发明一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法的一个在实际加工中机器轴（或刀具轴）与零件状态截面示意图，通过参阅以下附图可以对实施例作进行详尽的描述和充分理解本发明一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法的具体含义和各个计算参数的内涵。

图中所用各参数解释如下：

1.材料坯体型面为外包络轮廓截面时，所用刀具长度补偿计算用“+”运算；

2.材料坯体型面为内包络轮廓截面时，所用刀具长度补偿计算用“-”号运算；

3.α为机器（或刀具)摆轴与工作面的夹角；

4.刀具半径值D；

5.L₀为刀具长度测量值；

6.H₀为待加工材料型面的毛坯高度（与机器加工坐标系零点偏移与否有关）；

7.运行程式中最终Z值Z₀；

8.程式中刀具轴（A轴）的摆角β。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明一种用于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法进行详细说明，以下实施将有助于本领域内的技术人员和技能人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明，必要指出的是对本领域的普通技术人员和技能人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

本发明的核心思想在于一种用于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法：

W_L=L₀+[H₀-Z₀]/ sinα±D×cosβ

本发明需要用到的计算参数是：

（2）α为机器摆轴与工作面的夹角（α≤π/2）；

（3）D为使用刀具的半径值；

（4）α+β=π/2；

（5）L₀为刀具长度值测量值；

（8）β为程序中刀具轴（即图示中的A轴）的摆角。

具体使用方式为：

（1）首先正确装夹好待加工零件，在数控加工中心（或带刀具轴的工业机器人）中设置好加工坐标系，注意必须与所运行程式所用坐标系一致；

（2）测量材料坯体余量的极限尺寸H₀;

（3）按照图纸计算刀具轴需要转动的摆角（即β）的值;

（4）根据α+β= π/2计算α的值；

（5）在对激光对刀仪上测量刀具长度值L_0;

（6）查阅计算机软件生成程式中的最终Z值（注意正负号）；

（7）根据本发明数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法计算补偿值：W_L=L₀+[H₀-Z₀]/sinα±D×cosβ的值；

（8）将计算所得的补偿值输入到机器系统中对应的刀具号Length地址中；

（9）运行程式，运行结束后测量尺寸，尺寸正确则程序合格反之不合格。

综上所述，本发明提供的一种用于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，使用此方法不仅能够快速准确的检测出数控程式的准确与否还能以大大降低零件产品制造的风险系数，对产品零质量缺陷具有深远的意义。

以上对本发明的具体实施进行了描述，需要理解的是本发明并不局限于上述特定的实施方式，该领域内技术人员和技能人员可以在权利要求范围内做出各种变形或修改，其不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种用于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法

(1)材料坯体型面为内包络轮廓截面时，机器的摆轴计算用“-”号运算；材料坯体型面为外包络轮廓截面时，机器的摆轴计算用“+”号运算；

(2)α为机器摆轴与工作面的夹角（α≤π/2）；

(3) D为使用刀具的半径值；

(4)α+β=π/2；

(5)L₀ 为刀具长度值测量值；

(6)H₀为待加材料型面的毛坯高度（与机器加工坐标系零点偏移与否有关）；

(7)Z₀为运行程序中设定值（或最小Z值，注意有方向性）；

(8)β为程序中刀具轴（即图示中的A轴）的摆角；

(9)一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法为：W_L=L₀+[H₀-Z₀]/ sinα±D×cosβ；。

2.根据权利要求1中（1）所述的一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，其特征在于，包括材料坯体型面为内包络轮廓截面时，机器的摆轴计算用“-”号运算；材料坯体型面为外包络轮廓截面时，机器的摆轴计算用“+”号运算。

3.根据权利要求1中（2）所述的一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，其特征在于，α为机器摆轴（抑或刀具轴）与工作面的夹角，且α≤π/2。

4.根据权利要求1中（3）所述的一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，其特征在于所述计算方法中D为刀具的半径值。

5.根据权利要求1中（4）所述的一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，其特征在于该计算方法中α+β=π/2。

6.根据权利要求1中（5）所述的一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，其特征在于该计算方法中L₀为刀具长度测量值。

7.根据权利要求1中（6）所述的一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，其特征在于该计算方法中H₀为待加材料型面的毛坯高度（与机器加工坐标系零点偏移与否有关）。

8.根据权利要求1中（7）所述的一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，其特征在于该计算方法中Z₀为运行程式中最终Z值（或最小Z值，有方向）。

9.根据权利要求1中（8）所述的一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，其特征在于该计算方法中β为运行程式中的刀具轴（即图示中的A轴）的摆角。

10.根据权利要求1中（9）所述的一种关于数控多轴联动刀具长度补偿的计算方法，其特征在于所述计算方法中代入计算的字符不限，仅代号而已。