CN113110299B - 一种可实现连续加工的刀模自动化生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于数控加工领域，特别涉及一种可实现连续加工的刀模自动化生产方法。利用数控机床在机测量系统对刀库内刀具进行测量，并将测量结果与刀具号一一对应储存，换刀加工时，机床数控系统通过调用对应刀具测量结果，根据锥刀实际尺寸，结合理论加工路径中锥刀与工件接触点坐标，计算出锥刀实际刀尖点坐标，以此修正理论刀具路径生成新的加工路径进行实际加工。本发明操作简单，整个过程均在机床数控系统内完成，无需反复停机，保证了生产的连续性，有效提升刀模的加工精度和加工效率，能够实现刀模的自动化批量生产。

Description

一种可实现连续加工的刀模自动化生产方法
技术领域
本发明属于数控加工领域，特别涉及一种可实现连续加工的刀模自动化生产方法。
背景技术
刀模是模切行业中常用的成型刀具，通常采用锥刀加工而成。在实际加工中，由于理论刀具和实际刀具存在偏差，而且偏差值不是定值，会随着刀触点位置的变化而变化，很难将刀具偏差直接补偿于加工路径中，从而使得锥刀在加工刀模刀刃和刀锋侧面时产生过切或欠切现象。为保证刀模的加工精度，目前的解决方案是每次换刀后，均对锥刀进行测量，并根据当前刀具的实际测量结果在CAM软件中编辑生成新的加工路径，然后将加工路径输入到机床中进行加工，这种方式在每次换刀时都需要进行停机，尤其是批量生产中，由于锥刀尺寸很难保持一致，需要对参与加工的每把刀具都进行上述操作，无法保证加工效率和生产的连续性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作简单、自动化程度高、效率高，可实现连续生产的刀模自动化加工方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种可实现连续加工的刀模自动化生产方法，利用数控机床对刀库内刀具进行测量，并将测量结果与刀具号一一对应储存，换刀加工时，机床数控系统通过调用对应刀具测量结果，以锥刀实际尺寸修正理论刀具路径生成新的加工路径进行实际加工，具体包括：
A．根据刀模特征确定所用锥刀数量N以及每把锥刀的理论尺寸参数，在CAM软件中编辑生成刀模加工程序并输入到机床数控系统中；所述加工程序中，每把锥刀的加工路径开始前均设置有当前锥刀的刀具补偿指令；
B．将加工程序所用的锥刀装入机床刀库中，并利用机床测量系统对刀库内的锥刀进行一一测量，分别将测量结果对应于刀具号存储于数控系统中；
C．启动加工程序，按照程序指令从机床刀库中选取对应的锥刀；
D．第i把锥刀加工前（其中i=1,2,3,……,N），先执行该把锥刀的刀具补偿指令，根据步骤B中所测量的该把锥刀的实际尺寸，在机床数控系统中对当前锥刀的加工路径进行修正，生成新的加工路径，定义为修正加工路径；
E．按照修正加工路径对刀模进行切削加工；
F．判断所有锥刀的加工路径是否全部执行完毕，即i是否等于N，若是，则当前刀模加工完成；若否，则执行步骤G；
G．按照加工程序，更换下一把锥刀，并返回步骤D。
优选的，所述步骤B中对锥刀的具体测量过程包括：
B1．测量锥刀的刀长l；
B2．指定测量高度范围，并在该范围内测量不同高度处的截面半径，根据测量结果拟合出刀具锥角φ；
B3．根据刀具锥角φ、刀长l和测量高度范围内某一个测量点A(h,r)计算锥刀的底直径d，d=2×(r-(l-h)×tan(φ/2))，其中h为测量点A的测量高度，r为测量半径。
优选的，所述步骤D具体包括：
D1．根据当前锥刀的刀具号调取步骤B所存储的当前锥刀的实际尺寸；
D2．根据当前锥刀加工路径的理论路径点坐标和当前锥刀的理论尺寸参数，结合工件位置，分别分析各路径点下理论锥刀与工件的实际接触位置，并分别从实际接触位置选取一点作为基准点；
D3．根据锥刀的实际尺寸，将各基准点坐标一一映射到实际锥刀中，并结合锥刀实际尺寸分别计算锥刀实际刀尖点坐标，定义为修正坐标；
D4．用修正坐标一一修正对应的理论路径点坐标，生成修正加工路径。
优选的，对于步骤F中所述的当前刀模加工完成的情况，可继续对下一个刀模进行加工，加工刀具可继续使用上一刀模所用刀具，也可预先在刀库中装入多套刀具，按照步骤B所述的测量程序完成测量后，执行步骤C。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明利用机床在机测量系统对生产刀模所用锥刀进行底直径和锥角参数的测量，并根据锥刀实际尺寸，结合理论加工路径中锥刀与工件接触点坐标，计算出锥刀实际刀尖点的坐标，并在机床数控系统中生成以锥刀实际尺寸加工的修正加工路径。整个过程均在机床数控系统内完成，无需反复停机，保证了生产的连续性，有效提升刀模的加工精度和加工效率，能够实现刀模的自动化批量生产。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明的锥刀测量方法流程图。
图3是本发明实施例的锥刀测量示意图。
图4是本发明的修正加工路径生成方法流程图。
图5是本发明实施例的修正坐标计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明的一种可实现连续加工的刀模自动化生产方法，包括：
步骤1，根据刀模特征确定所用锥刀数量N以及每把锥刀的理论尺寸参数，在CAM软件中编辑生成刀模加工程序并输入到机床数控系统中；所述加工程序中，每把锥刀的加工路径开始前均设置有当前锥刀的刀具补偿指令；
步骤2，将加工程序所用的锥刀装入机床刀库中，并利用机床测量系统对刀库内的锥刀进行一一测量，分别将测量结果对应于刀具号存储于数控系统中；
步骤3，启动加工程序，按照程序指令从机床刀库中选取对应的锥刀；
步骤4，第i把锥刀加工前（其中i=1,2,3,……,N），先执行该把锥刀的刀具补偿指令，根据步骤B中所测量的该把锥刀的实际尺寸，在机床数控系统中对当前锥刀的加工路径进行修正，生成新的加工路径，定义为修正加工路径；
步骤5，按照修正加工路径对刀模进行切削加工；
步骤6，判断所有锥刀的加工路径是否全部执行完毕，即i是否等于N，若是，则当前刀模加工完成；若否，则执行步骤7；
步骤7，按照加工程序，更换下一把锥刀，并返回步骤4。
图2显示了步骤2中对锥刀测量方法的流程图，结合图3所示，其具体过程包括：
步骤201，测量锥刀的刀长l；
步骤202，指定测量高度范围k，并在此范围内测量不同高度处的截面半径，根据测量结果拟合出刀具锥角φ；
步骤203，根据刀具锥角φ、刀长l和测量高度范围k内某一个测量点A(h,r)计算锥刀的底直径d，d=2×(r-(l-h)×tan(φ/2))，其中h为测量点A的测量高度，r为测量半径。
图4显示了步骤4执行刀具补偿指令生成修正加工路径的具体方法流程图，包括：
步骤401，根据当前锥刀的刀具号调取步骤2中所存储的当前锥刀的实际尺寸；
步骤402，如图5所示，根据当前锥刀加工路径的理论路径点坐标Oj´(x,y,z)和当前锥刀的理论底直径d´、理论锥角φ´，并结合工件位置，一一分析各路径点下理论锥刀与工件的实际接触位置，并在实际接触位置选取点Bj(x,y,z)作为基准点，其中j=1,2,3,……,M，M为路径点数量；
步骤403，根据锥刀的实际尺寸，将各基准点坐标一一映射到实际锥刀中，并结合锥刀的实际底直径d和锥角φ分别计算锥刀实际刀尖点坐标Oj(x,y,z)，定义为修正坐标；
步骤404，用修正坐标Oj(x,y,z)一一修正对应的理论路径点坐标Oj´(x,y,z)，生成修正加工路径。
本发明批量加工时，待步骤6判断当前刀模规划的所有加工路径全部完成后，可执行换料动作，对下一刀模进行加工。加工刀具可继续使用上一刀模所用刀具，重新对刀具测量并存储后，重新启动加工程序，按照步骤3至步骤7的方法对此刀模进行加工，至此刀模加工完毕，更换下一刀模，如此循环，完成刀模的批量加工。为避免由于刀具磨损更换刀具而影响生产连续性，在刀库容量允许的情况下，可预先在刀库中装入多套刀具，并按照步骤2中的测量程序对每套刀具进行测量和存储，一套刀具磨损后，程序可从另外刀位选择同型号刀具进行加工，加工过程中可对磨损刀具进行更换，无需停机。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种可实现连续加工的刀模自动化生产方法，其特征在于，利用数控机床对刀库内刀具进行测量，并将测量结果与刀具号一一对应储存，换刀加工时，机床数控系统通过调用对应刀具测量结果，以锥刀实际尺寸修正理论刀具路径生成新的加工路径进行实际加工，具体包括：
A．根据刀模特征确定所用锥刀数量N以及每把锥刀的理论尺寸参数，在CAM软件中编辑生成刀模加工程序并输入到机床数控系统中；所述加工程序中，每把锥刀的加工路径开始前均设置有当前锥刀的刀具补偿指令；
B．将加工程序所用的锥刀装入机床刀库中，并利用机床测量系统对刀库内的锥刀进行一一测量，分别将测量结果对应于刀具号存储于数控系统中；其中，对锥刀的测量过程具体包括：
测量锥刀的刀长l；
指定测量高度范围，并在该范围内测量不同高度处的截面半径，根据测量结果拟合出刀具锥角φ；
根据刀具锥角φ、刀长l和测量高度范围内某一个测量点A(h,r)计算锥刀的底直径d，d=2×(r-(l-h)×tan(φ/2))，其中h为测量点A的测量高度，r为测量半径；
C．启动加工程序，按照程序指令从机床刀库中选取对应的锥刀；
D．第i把锥刀加工前，其中i=1,2,3,……,N，先执行该把锥刀的刀具补偿指令，根据步骤B中所测量的该把锥刀的实际尺寸，在机床数控系统中对当前锥刀的加工路径进行修正，生成新的加工路径，定义为修正加工路径；
E．按照修正加工路径对刀模进行切削加工；
F．判断所有锥刀的加工路径是否全部执行完毕，即i是否等于N，若是，则当前刀模加工完成；若否，则执行步骤G；
G．按照加工程序，更换下一把锥刀，并返回步骤D。
2.根据权利要求1所述的一种可实现连续加工的刀模自动化生产方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：
D1．根据当前锥刀的刀具号调取步骤B所存储的当前锥刀的实际尺寸；
D2．根据当前锥刀加工路径的理论路径点坐标和当前锥刀的理论尺寸参数，结合工件位置，分别分析各路径点下理论锥刀与工件的实际接触位置，并分别从实际接触位置选取一点作为基准点；
D3．根据锥刀的实际尺寸，将各基准点坐标一一映射到实际锥刀中，并结合锥刀实际尺寸分别计算锥刀实际刀尖点坐标，定义为修正坐标；
D4．用修正坐标一一修正对应的理论路径点坐标，生成修正加工路径。
3.根据权利要求1或2所述的一种可实现连续加工的刀模自动化生产方法，其特征在于，对于步骤F中所述的当前刀模加工完成的情况，可继续对下一个刀模进行加工，加工刀具可继续使用上一刀模所用刀具，也可预先在刀库中装入多套刀具，按照步骤B所述的测量程序完成测量后，执行步骤C。
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