CN111650885A - 数控机床自动编程方法 - Google Patents

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赵环宇
赵晓蕊
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    • G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明涉及数控加工领域，特别是一种数控机床自动编程方法，包括：更新加工数据步骤：记录叶片类型信息，并基于当前叶片类型的特征数据，生成对应的加工过程方案，并记录；其中，所述特征数据为叶片各项几何元素的具体数据；执行加工步骤：当待加工叶片为已知叶片类型时，更新特征数据，调取对应类型的加工过程方案，生成数控加工程序并执行。本发明针对汽轮机叶片数量多，形状大致相同，批量小的特点，利用已记录的叶片类型信息，及对应的标准加工数据，通过更新特征信息，便可自动生成相应的加工程序，减少工程师的重复性劳动，提高人员效率，减少了人工成本，并且减少人为错误造成的产品报废率，节约生产成本，提高在同行业的竞争优势。

Description

数控机床自动编程方法
技术领域
本发明涉及数控加工领域，特别是一种数控机床自动编程方法。
背景技术
汽轮机的动叶片，通常包括叶根、叶型和围带等，且具有复杂的造型和结构，目前广泛采用5轴数控机床，实现汽轮机动叶片的加工。原有的加工方式是，根据每个叶片图纸，依据特征参数，对叶根、叶型、围带进行三维造型、选择刀具、根据叶片尺寸设计刀具加工路径，最后生成加工程序由机床执行，整个过程会耗费CNC编程工程师几个小时的时间。
一台汽轮机每级叶片数不尽相同，包括每一级叶片的尺寸各不相同，叶根槽的形状不一样，叶根和围带的背平面、内平面，出汽侧面和进汽侧面互相不平行且都存在角度关系等等，对于动叶片而言，有几十到一百级叶片，一台汽轮机动叶片总数达到近一万片，上述叶片加工过程如果由工程师逐一编程完成，需要耗费大量时间，而由于汽轮机叶片数量多，形状大致相同，其中大多数时间都是重复性工作，而且也会产生人为错误，造成的产品报废。
而目前市场竞争激烈，生产周期短，生产成本不断压缩，现有的叶片加工方法，显然无法满足市场需求。
发明内容
本发明克服了上述缺点，提供了一种有效提高效率和成品率的数控机床自动编程方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种数控机床自动编程方法，包括：
更新加工数据步骤：记录叶片类型信息，并基于当前叶片类型的特征数据，生成对应的加工过程方案，并记录；其中，所述特征数据为叶片各项几何元素的具体数据；
执行加工步骤：当待加工叶片为已知叶片类型时，更新特征数据，调取对应类型的加工过程方案，生成数控加工程序并执行。
进一步的，所述更新加工数据步骤中，生成加工过程方案的过程，可具体包括：
标识并记录叶片类型；
将若干位置/形状的特征数据，以特征参数进行标识，获得特征参数表；
基于所述特征参数表，构造三维模型；
制定加工过程方案，包括刀具选取、刀具切削参数和路径规划，并记录。
进一步的，所述加工过程方案中，刀具的选取可包括选取通用刀具和选取选用刀具；所述通用刀具为当前叶片类型下，加工任一叶片所通用的刀具型号或编号，所述选用刀具为基于参数表中指定的一个或几个特征参数，选定的刀具型号或编号。
进一步的，所述执行叶片加工步骤中，所述生成数控加工程序并执行之前，可进一步包括：
判断待加工叶片类型的步骤：当待加工叶片为未知叶片类型时，跳转执行所述更新加工数据步骤，否则
将待加工叶片的特征信息，对应地更新所述特征参数表；基于叶片类型，调用对应的加工过程方案。
进一步的，所述刀具切削参数还可包括刀具转速、进给速度和方向、切削深度、切削宽度以及走刀数量。
本发明针对汽轮机叶片数量多，形状大致相同，批量小的特点，利用已记录的叶片类型信息，及对应的标准加工数据，通过更新特征信息，便可自动生成相应的加工程序，减少工程师的重复性劳动，提高人员效率，减少了人工成本，并且减少人为错误造成的产品报废率，节约生产成本，提高在同行业的竞争优势。
附图说明
图1为汽轮机动叶片的结构示意图；
图2为本发明中优选实施例的流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种数控机床自动化编程方法，包括
更新加工数据步骤：记录叶片类型信息，并基于当前叶片类型的特征数据，生成对应的加工过程方案，并记录；
执行加工步骤：当待加工叶片为已知叶片类型时，更新特征数据，调取对应类型的加工过程方案，生成加工程序。
下面结合具体实施例，实现汽轮机动叶片的加工，对本发明方案加以详细描述。
汽轮机动叶片主要分为两大类：左手动叶片和右手动叶片。如图1中所示，为左手动叶片的结构示意图，叶片主要由叶根、叶型、围带三部分组成，叶型位于叶根和围带之间。叶根包括叶根背平面4、内平面1、出汽侧面2、进汽侧面3、叶根端面10和叶根槽5组成，叶根槽5分别位于出汽侧面和进汽侧面上；围带包括围带背平面8、内平面6、出汽侧面7、进汽侧面9、围带槽11组成。
如图2中所示，为本优选实施例的流程图。
步骤1：首先判断待加工叶片类型，当待加工叶片为未知叶片类型时，跳转进入更新加工数据步骤，当待加工叶片为已知叶片类型时，进入执行加工步骤。
所述更新加工数据的步骤，进一步包括步骤2～5：
步骤2：记录并标识叶片类型，其中，所述叶片类型以叶根或/和围带的形状，以及左手动叶片、右手动叶片等作为区分，使每种叶片类型各个位置/形状的结构特征一致，只具体的特征数据不同。其中，所述特征数据为叶片各项几何元素的具体数据，诸如各个点、线、面、圆弧等的尺寸、角度、半径等数据。
步骤3：将叶片的若干位置/形状的特征数据，以特征参数进行标识，获得特征参数表；
所述特征数据通过字母进行标识，如叶根背平面4的长度定义为特征参数BF，叶根槽5的宽度定义为特征参数BH，围带背平面8宽度定义为特征参数PD……，所有定义的特征参数以及特征数据，集合为参数表，即BF＝50mm，BH＝30mm，……
步骤4：基于所述特征参数表中，特征参数对应的特征数据，构造三维模型；
步骤5：制定标准的加工过程方案，包括刀具选取、刀具切削参数和路径规划，并记录。
其中，所述加工过程方案中，刀具的选取包括选取通用刀具和选取选用刀具。所述通用刀具为当前叶片类型下，加工任一叶片所通用的刀具型号或编号，所述选用刀具为基于参数表中指定的一个或几个特征参数，选定的刀具型号或编号，如宽H＝20，圆角R＝2，就选择相应槽刀T2-1，当槽宽H＝30，圆角R＝3，就选择相应槽刀T2-2，等等。
所述加工数据具体为：
5.1选取通用刀具T1为端面铣刀，粗加工各平面，包括围带内平面6、叶根内平面1、围带进汽侧面9、叶根进汽侧面3、围带背平面8、叶根内平面1、围带出汽侧面7、叶根出汽侧面2；各个平面留量0.1mm；并且根据叶根、围带的高度和刀具的切削宽度，计算刀具的切削深度、走刀数量等；
5.2选取选用刀具T2为槽刀，粗加工叶根大槽，先加工出汽侧的大槽，再加工进汽侧的大槽；当选择相应槽刀T2-1时，刀具的切削宽度，计算刀具的切削深度、走刀数量等，当选择相应槽刀T2-2，计算刀具的切削深度、走刀数量等，
以下同理：
5.3选取选用刀具T3为槽刀，粗加工叶根的小槽，先加工进汽侧的小槽，再加工出汽侧的小槽；
5.4选取通用刀具T4，粗加工叶根端面和端面倒角，先加工出汽侧的根端面和端面倒角，再加工进汽侧的根端面和端面倒角；径向方向和轴向方向各留0.1mm；并且根据叶根倒角和端面的深度和刀具的切削深度，计算刀具的走刀数量；
5.5选取通用刀具T5，精加工各平面，包括围带内平面6、叶根内平面1、围带进汽侧面9、叶根进汽侧面3、围带背平面8、围带内平面6、围带出汽侧面7、叶根出汽侧面2；并且根据叶根、围带的高度和刀具的切削宽度，计算刀具的走刀数量；
5.6根据倒角大小，选取的选用刀具T6为倒角铣刀，精加工叶根两处倒角；
5.7选取选用刀具T7为槽刀，精加工叶根的大槽；
5.8选取选用刀具T8为槽刀，精加工叶根的小槽；
5.9选取选用刀具T9为槽刀，精加工叶根的特殊小槽；
5.10选取通用刀具T10为铣刀，精加工叶根端面；以此类推。
将包括上述刀具选取的型号或编号、刀具切削参数和路径规划的加工数据，与所述叶片类型对应并记录。其中，所述刀具切削参数还进一步包括刀具转速、进给速度和方向、切削深度、切削宽度、走刀数量等。
步骤7：基于步骤4、5中的所述特征参数表，以及制定并记录的加工过程方案，生成数控加工程序，并由数控机床执行具体加工过程。
所述执行加工步骤，还包括：
步骤6：将待加工叶片的特征信息，对应地更新所述特征参数表，基于叶片类型，调用对应的加工过程方案。
步骤7：利用步骤6中所述特征参数表和加工过程方案，生成数控加工程序，并由数控机床执行具体加工过程。
通过上述描述可知，本发明通过叶片类型信息调用对应的加工过程方案，通过更新特征信息，自动生成相应的加工程序，不但大大提高了工程师的工作效率，将以前几小时的工作量缩短到不到半小时；而且避免人为失误造成的叶片报废；还为叶片车间的标准流水化的生产打下了坚实的基础。
以上对本发明所提供的数控机床自动化编程方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，需要说明的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，示例性的阐述了利用数控机床加工汽轮机动叶片的方法，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，实现其他各类型工件的加工，以及在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种数控机床自动编程方法，其特征在于：包括：
更新加工数据步骤：记录叶片类型信息，并基于当前叶片类型的特征数据，生成对应的加工过程方案，并记录；其中，所述特征数据为叶片各项几何元素的具体数据；
执行加工步骤：当待加工叶片为已知叶片类型时，更新特征数据，调取对应类型的加工过程方案，生成数控加工程序并执行。
2.根据权利要求1所述的数控机床自动编程方法，其特征在于：所述更新加工数据步骤中，生成加工过程方案的过程，具体包括：
标识并记录叶片类型；
将若干位置/形状的特征数据，以特征参数进行标识，获得特征参数表；
基于所述特征参数表，构造三维模型；
制定加工过程方案，包括刀具选取、刀具切削参数和路径规划，并记录。
3.根据权利要求2所述的数控机床自动编程方法，其特征在于：所述执行叶片加工步骤中，所述生成数控加工程序并执行之前，进一步包括：
判断待加工叶片类型的步骤：当待加工叶片为未知叶片类型时，跳转执行所述更新加工数据步骤，否则
将待加工叶片的特征信息，对应地更新所述特征参数表；基于叶片类型，调用对应的加工过程方案。
4.根据权利要求2或3所述的数控机床自动编程方法，其特征在于：所述加工过程方案中，刀具的选取包括选取通用刀具和选取选用刀具；所述通用刀具为当前叶片类型下，加工任一叶片所通用的刀具型号或编号，所述选用刀具为基于参数表中指定的一个或几个特征参数，选定的刀具型号或编号。
5.根据权利要求2或3所述的数控机床自动编程方法，其特征在于：所述刀具切削参数还包括刀具转速、进给速度和方向、切削深度、切削宽度以及走刀数量。
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