CN112241149B - 用于数控加工异形车花的加工控制方法 - Google Patents

用于数控加工异形车花的加工控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于数控加工异形车花的加工控制方法，该加工控制方法包括：获取车花模型文件；设置数控加工装置的机械参数和工艺参数，其中数控加工装置包括至少一个刀具；解析预设的车花模型文件，以读取其中包含的切削路径信息和刀具状态信息；根据机械参数和工艺参数对切削路径信息进行处理，从而生成指令路径信息；根据工艺参数和刀具状态信息对指令路径信息进行速度规划处理，从而生成指令速度信息；根据指令速度信息和刀具状态信息生成指令加工数据。根据本发明的用于数控加工异形车花的加工控制方法，可实现一定程度上自动化控制的异形车花的数控加工，具有加工效率高、通用性好的优点。

Description

用于数控加工异形车花的加工控制方法
技术领域
本发明涉及异形车花的数控加工，尤其涉及一种用于数控加工异形车花的加工控制方法。
背景技术
随着国民收入的持续增长，珠宝首饰作为普通消费品已进入千家万户，成为我国国民经济新的增长点，为珠宝加工行业带来新的机遇和挑战。在金银珠宝表面有很多花纹，如纹路，表面磨砂等。车花工艺就是其中一种表面处理工艺，就是用专业的工具车刀在饰物表面刻出道道闪亮的横竖条痕并排列成花纹。
车花机是完成金银珠宝首饰车花加工的主要设备。目前，国内大部分首饰加工企业依旧依赖传统的手动车花机，生成过程中面临产品生产效率低下、一致性差、精度低、同质化严重、企业用工成本高等诸多问题。国外已经研发出高效率、高自动化、良好加工性能的自动车花机，但由于实行技术封锁，进口的自动车花机价格昂贵。国内已有的自动车花机相比国际先进水平不仅效率较低，而且加工精度及稳定性较差，实际生产中存在很多问题。目前国内的自动车花机普遍用于加工圆形，圆柱形等规则车花。但针对异形形状，如椭圆柱，椭球体等，则无法自动化加工。
因此，亟需设计一种可针对异形车花的数控加工进行自动化控制的加工控制装置及方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有的车花加工设备难以实现自动化的异形车花数控加工的缺陷，提出一种新的用于数控加工异形车花的加工控制装置及方法。
本发明是通过采用下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种用于数控加工异形车花的加工控制装置，其特点在于，所述加工控制装置包括：
文件解读转换模块，其被配置为能够解析预设的车花模型文件，以读取其中包含的切削路径信息和刀具状态信息，并将所述切削路径信息和所述刀具状态信息传递到路径处理模块，其中述切削路径信息和所述刀具状态信息与待加工异形车花的形状相关联；
参数设置模块，其被配置为能够设置数控加工装置的机械参数和工艺参数，其中数控加工装置包括至少一个刀具；
所述路径处理模块，其被配置为能够根据所述机械参数和所述工艺参数对所述切削路径信息进行处理，从而生成指令路径信息，并将所述指令路径信息传递给速度规划模块，其中所述指令路径信息与待加工异形车花的切削路径相关联；
所述速度规划模块，其被配置为能够根据所述工艺参数和所述刀具状态信息对所述指令路径信息进行速度规划处理，从而生成指令速度信息，并将所述指令速度信息传递给输出模块，其中所述指令速度信息与待加工异形车花的切削路径中各处的切削速度相关联；
所述输出模块，其被配置为能够根据所述指令速度信息和所述刀具状态信息生成指令加工数据，并将指令加工数据传递给数控加工装置，其中所述指令加工数据与待加工异形车花的分段切削长度及其对应的刀具转动参数相关联。
较佳地，所述加工控制装置还包括：
所述车花处理模块，其被配置为能够自所述输出模块接收所述指令加工数据，根据所述指令加工数据形成对数控加工装置的至少一个刀具进行控制的控制参数，并基于所述控制参数控制至少一个刀具。
较佳地，所述刀具转动参数包括刀具旋转量和刀具旋转速度。
本发明还提供了一种用于数控加工异形车花的加工控制方法，其特点在于，所述加工控制方法包括：
S1、获取车花模型文件；
S2、设置数控加工装置的机械参数和工艺参数，其中数控加工装置包括至少一个刀具；
S3、解析预设的车花模型文件，以读取其中包含的切削路径信息和刀具状态信息，其中述切削路径信息和所述刀具状态信息与待加工异形车花的形状相关联；
S4、根据所述机械参数和所述工艺参数对所述切削路径信息进行处理，从而生成指令路径信息，其中所述指令路径信息与待加工异形车花的切削路径相关联；
S5、根据所述工艺参数和所述刀具状态信息对所述指令路径信息进行速度规划处理，从而生成指令速度信息，其中所述指令速度信息与待加工异形车花的切削路径中各处的切削速度相关联；
S6、根据所述指令速度信息和所述刀具状态信息生成指令加工数据，其中所述指令加工数据与待加工异形车花的分段切削长度及其对应的刀具转动参数相关联。
较佳地，所述加工控制方法还包括在所述步骤S6之后执行的步骤S7：
S7、将所述指令加工数据传递给数控加工装置，根据所述指令加工数据形成对数控加工装置的至少一个刀具进行控制的控制参数，并基于所述控制参数控制至少一个刀具。
较佳地，所述步骤S6包括以下子步骤：
S6.1、根据所述指令速度信息和所述刀具状态信息的当前值，生成加工数据；
S6.2、采集当前加工数据，并根据当前加工数据计算当前车花圈数，其中当前车花圈数定义为待加工异形车花的旋转角度总变化量除以360度后取整；
S6.3、判断当前车花圈数是否发生变化,若未发生变化则返回子步骤S6.2，若发生变化则执行子步骤S6.4；
S6.4、判断当前车花圈数是否第一圈，若是则执行子步骤S6.5，若否则执行子步骤S6.6；
S6.5、统计待加工异形车花第一圈旋转达到360度后的切削路径总长度L1，并将比例系数R记为R＝1，返回子步骤S6.2；
S6.6、统计当前整圈车花的切削路径总长度L2，并计算比例系数R＝L1/L2；
S6.7、根据比例系数R，计算当前加工数据对应的异形车花的刀具转动量及旋转速度，
其中，对于第Num圈车花及其对应的当前加工数据(即第i个加工数据)，其异形车花主轴刀具旋转量Lci和旋转速度Fci由以下公式(1)和公式(2)计算，
Lci＝Lci-1+R*Li (1)；
Figure GDA0003343838530000041
公式(1)中，Lci为当前加工数据对应的切削长度Li乘以比例R加上之前累计的切削长度Lci-1，公式(2)中，旋转速度Fci则为旋转量Lci的变化速度，其中ΔT为第i个加工数据和第i-1个加工数据的间隔时间；
S6.8、输出子步骤S6.7中计算得到的异形车花主轴刀具旋转量Lci和旋转速度Fci以及子步骤S6.1中生成的加工数据作为所述指令加工数据；
其中，每一圈车花的加工数据由多个连续的加工数据构成。
较佳地，所述步骤S7中，还包括控制所述数控加工装置所包含的主轴刀具进行异形车花加工的以下子步骤：
S7.1、运行第一圈的车花模型文件，得到第一圈的切削路径总长度L1；
S7.2、根据第一圈的车花整圈加工点数RN、切削路径总长度L1，主轴刀具刃数NT，计算主轴刀具实际加工比例Rreal，计算公式如以下公式(4)，
Figure GDA0003343838530000051
S7.3、根据主轴刀具实际加工比例Rreal，以及步骤S6输出的指令加工数据中的异形车花主轴刀具旋转速度Fci，计算主轴刀具实际转速ST＝Rreal*Fci，然而控制所述主轴刀具根据计算得到的主轴刀具实际转速ST实施转动加工。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
根据本发明的用于数控加工异形车花的加工控制装置及方法，可实现一定程度上自动化控制的异形车花的数控加工，具有加工效率高、通用性好的优点。
附图说明
图1为根据本发明优选实施例的用于数控加工异形车花的加工控制方法的流程示意图。
图2为根据本发明优选实施例的用于数控加工异形车花的加工控制方法中涉及生成指令加工数据的步骤的局部详细流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都将落入本发明的保护范围之中。
在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。本发明各实施例中的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
参考图1所示，根据本发明优选实施方式的用于数控加工异形车花的加工控制方法包括：
S1、获取车花模型文件；
S2、设置数控加工装置的机械参数和工艺参数，其中数控加工装置包括至少一个刀具；
S3、解析预设的车花模型文件，以读取其中包含的切削路径信息和刀具状态信息，其中述切削路径信息和所述刀具状态信息与待加工异形车花的形状相关联；
S4、根据所述机械参数和所述工艺参数对所述切削路径信息进行处理，从而生成指令路径信息，其中所述指令路径信息与待加工异形车花的切削路径相关联；
S5、根据所述工艺参数和所述刀具状态信息对所述指令路径信息进行速度规划处理，从而生成指令速度信息，其中所述指令速度信息与待加工异形车花的切削路径中各处的切削速度相关联；
S6、根据所述指令速度信息和所述刀具状态信息生成指令加工数据，其中所述指令加工数据与待加工异形车花的分段切削长度及其对应的刀具转动参数相关联。
根据本发明的一些优选实施方式，所述加工控制方法还包括在所述步骤S6之后执行的步骤S7：
S7、将所述指令加工数据传递给数控加工装置，根据所述指令加工数据形成对数控加工装置的至少一个刀具进行控制的控制参数，并基于所述控制参数控制至少一个刀具。
根据本发明的一些优选实施方式，如图2所示，所述步骤S6包括以下子步骤：
S6.1、根据所述指令速度信息和所述刀具状态信息的当前值，生成加工数据；
S6.2、采集当前加工数据，并根据当前加工数据计算当前车花圈数，其中当前车花圈数(当前车花圈数记为Num)定义为待加工异形车花的旋转角度总变化量除以360度后取整；
S6.3、判断当前车花圈数是否发生变化,若未发生变化则返回子步骤S6.2，若发生变化则执行子步骤S6.4；
S6.4、判断当前车花圈数是否第一圈，若是则执行子步骤S6.5，若否则执行子步骤S6.6；
S6.5、统计待加工异形车花第一圈旋转达到360度后的切削路径总长度L1，并将比例系数R记为R＝1，返回子步骤S6.2(亦即，直至圈数再次变化并不再是第一圈后，则执行子步骤S6.6)；
S6.6、统计当前整圈车花的切削路径总长度L2，并计算比例系数R＝L1/L2；
S6.7、根据比例系数R，计算当前加工数据对应的异形车花的刀具转动量及旋转速度，
其中，优选地，对于第Num圈车花及其对应的当前加工数据(即第i个加工数据)，其异形车花主轴刀具旋转量Lci和旋转速度Fci由以下公式(1)和公式(2)计算，
Lci＝Lci-1+R*Li (1)；
Figure GDA0003343838530000071
公式(1)中，Lci为当前加工数据对应的切削长度Li乘以比例R加上之前累计的切削长度Lci-1，公式(2)中，旋转速度Fci则为旋转量Lci的变化速度，其中ΔT为第i个加工数据和其前第i-1个加工数据的间隔时间；
S6.8、输出子步骤S6.7中计算得到的异形车花主轴刀具旋转量Lci和旋转速度Fci以及S6.1、生成的加工数据作为所述指令加工数据。
其中，每一圈车花的加工数据由多个连续的加工数据构成，i可理解为当前加工数据在连续的加工数据中的序号。
根据本发明的一些优选实施方式，第i个加工数据的切削长度指的是在待加工异形车花在工件坐标系下，直线轴的联动移动量，记为Li。举例来说，统计旋转360度的一周的完整过程中，多段连续加工数据的切削长度，并进行叠加求和，即为L1。计算公式如下式(3)。
Figure GDA0003343838530000072
式(3)中，ΔX，ΔY，ΔZ分别为各直线轴的移动量。
根据本发明的一些优选实施方式，步骤S7中，还可具体包括控制机床主轴刀具进行异形车花加工的子步骤如下：
S7.1、运行第一圈的车花模型文件，得到第一圈的旋转360度后的切削路径总长度L1；
S7.2、根据车花一圈加工点数PN，首圈(即第一圈)切削路径总长度L1，主轴刀具刃数NT，计算主轴刀具实际加工比例Rreal，计算公式如以下公式(4)，
Figure GDA0003343838530000081
S7.3、根据主轴刀具实际加工比例Rreal，以及S6输出的指令加工数据中的异形车花主轴刀具旋转速度Fci，计算主轴刀具实际转速ST＝Rreal*Fci。主轴刀具根据计算得到的转速ST，进行转动加工。
根据本发明的一些优选实施方式，还提供了用于数控加工异形车花的加工控制装置，该加工控制装置包括：
文件解读转换模块，其被配置为能够解析预设的车花模型文件，以读取其中包含的切削路径信息和刀具状态信息，并将所述切削路径信息和所述刀具状态信息传递到路径处理模块，其中述切削路径信息和所述刀具状态信息与待加工异形车花的形状相关联；
参数设置模块，其被配置为能够设置数控加工装置的机械参数和工艺参数，其中数控加工装置包括至少一个刀具；
所述路径处理模块，其被配置为能够根据所述机械参数和所述工艺参数对所述切削路径信息进行处理，从而生成指令路径信息，并将所述指令路径信息传递给速度规划模块，其中所述指令路径信息与待加工异形车花的切削路径相关联；
所述速度规划模块，其被配置为能够根据所述工艺参数和所述刀具状态信息对所述指令路径信息进行速度规划处理，从而生成指令速度信息，并将所述指令速度信息传递给输出模块，其中所述指令速度信息与待加工异形车花的切削路径中各处的切削速度相关联；
所述输出模块，其被配置为能够根据所述指令速度信息和所述刀具状态信息生成指令加工数据，并将指令加工数据传递给数控加工装置，其中所述指令加工数据与待加工异形车花的分段切削长度及其对应的刀具转动参数相关联。
优选地，所述加工控制装置还可包括：所述车花处理模块，其被配置为能够自所述输出模块接收所述指令加工数据，根据所述指令加工数据形成对数控加工装置的至少一个刀具进行控制的控制参数，并基于所述控制参数控制至少一个刀具。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而且这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于数控加工异形车花的加工控制方法，其特征在于，所述加工控制方法包括：
S1、获取车花模型文件；
S2、设置数控加工装置的机械参数和工艺参数，其中数控加工装置包括至少一个刀具；
S3、解析预设的车花模型文件，以读取其中包含的切削路径信息和刀具状态信息，其中所述切削路径信息和所述刀具状态信息与待加工异形车花的形状相关联；
S4、根据所述机械参数和所述工艺参数对所述切削路径信息进行处理，从而生成指令路径信息，其中所述指令路径信息与待加工异形车花的切削路径相关联；
S5、根据所述工艺参数和所述刀具状态信息对所述指令路径信息进行速度规划处理，从而生成指令速度信息，其中所述指令速度信息与待加工异形车花的切削路径中各处的切削速度相关联；
S6、根据所述指令速度信息和所述刀具状态信息生成指令加工数据，其中所述指令加工数据与待加工异形车花的分段切削长度及其对应的刀具转动参数相关联；
S7、将所述指令加工数据传递给数控加工装置，根据所述指令加工数据形成对数控加工装置的至少一个刀具进行控制的控制参数，并基于所述控制参数控制至少一个刀具；其中，所述步骤S6包括以下子步骤：
S6.1、根据所述指令速度信息和所述刀具状态信息的当前值，生成加工数据；
S6.2、采集当前加工数据，并根据当前加工数据计算当前车花圈数，其中当前车花圈数定义为待加工异形车花的旋转角度总变化量除以360度后取整；
S6.3、判断当前车花圈数是否发生变化,若未发生变化则返回子步骤S6.2，若发生变化则执行子步骤S6.4；
S6.4、判断当前车花圈数是否第一圈，若是则执行子步骤S6.5，若否则执行子步骤S6.6；
S6.5、统计待加工异形车花第一圈旋转达到360度后的切削路径总长度L1，并将比例系数R记为R＝1，返回子步骤S6.2；
S6.6、统计当前整圈车花的切削路径总长度L2，并计算比例系数R＝L1/L2；
S6.7、根据比例系数R，计算当前加工数据对应的异形车花的刀具转动量及旋转速度；
S6.8、输出子步骤S6.7中计算得到的异形车花主轴刀具旋转量Lci和旋转速度Fci以及子步骤S6.1中生成的加工数据作为所述指令加工数据；
其中，每一圈车花的加工数据由多个连续的加工数据构成。
2.如权利要求1所述的加工控制方法，其特征在于，所述子步骤S6.7中，计算当前加工数据对应的异形车花的刀具转动量及旋转速度的方法为：
对于第Num圈车花及其对应的当前第i个加工数据，其异形车花主轴刀具旋转量Lci和旋转速度Fci由以下公式(1)和公式(2)计算，
Lci＝Lci-1+R*Li (1)；
Figure FDA0003343838520000021
公式(1)中，Lci为当前加工数据对应的切削长度Li乘以比例R加上此前的车花加工所累计的切削长度Lci-1，公式(2)中，旋转速度Fci则为相应的旋转量Lci的变化速度，其中ΔT为第i个加工数据和第i-1个加工数据的间隔时间；
其中，Num表示当前车花圈数，i表示当前加工数据在连续的加工数据中的序号。
3.如权利要求2所述的加工控制方法，其特征在于，所述步骤S7中，还包括控制所述数控加工装置所包含的主轴刀具进行异形车花加工的以下子步骤：
S7.1、运行第一圈的车花模型文件，得到第一圈的切削路径总长度L1；
S7.2、根据第一圈的车花整圈加工点数PN、切削路径总长度L1，主轴刀具刃数NT，计算主轴刀具实际加工比例Rreal，计算公式如以下公式(4)，
Figure FDA0003343838520000031
S7.3、根据主轴刀具实际加工比例Rreal，以及步骤S6输出的指令加工数据中的异形车花主轴刀具旋转速度Fci，计算主轴刀具实际转速ST＝Rreal*Fci，然而控制所述主轴刀具根据计算得到的主轴刀具实际转速ST实施转动加工。
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Applicant after: SHANGHAI LYNUC NUMERICAL CONTROL TECHNOLOGY CO.,LTD.

Address before: 279 Pingfu Road, Xuhui District, Shanghai, 200231

Applicant before: SHANGHAI LYNUC CNC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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GR01 Patent grant
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