CN113126964B - 一种基于catia的高效验刀程序编制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法，属于机床加工技术领域。包括:步骤S1：确定验刀块位置；步骤S2：做出验刀块模型；步骤S3：编制验刀程序；步骤S31：绘制验刀块程编辅助线；步骤S32：设定程序参数；步骤S33：编制刀具长度验证程序；步骤S34：编制刀具R角验证程序；步骤S35：编制刀具直径验证程序；步骤S4：复查并修改验刀程序；该方法能够高效指导工艺人员进行验刀程序的编制，并且验证刀具直径、R角、刀长的程序前后连续，中途无抬刀，走刀效率非常高，易于推广使用。

Description

一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法

技术领域

本发明涉及机械加工工艺技术领域，具体涉及一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法。

背景技术

随着现代工业制造水平的发展，新一代航空武器装备的设计、制造、装配越来越倾向于整体化、复杂化；高效利用验刀块防错手段有利于降低质量隐患，提高产品合格率。目前验刀块程序编制方法各式各样，存在走刀效率低、推广难度较大等问题；因此设计一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法，用于指导工艺人员进行验刀块程序编制具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法，精简验刀块程序轨迹，提高验刀块走刀效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、确定验刀块位置：建立零件数模和验刀块模型，使验刀块模型相对于零件数模的位置与实际加工时验刀块相对于零件的位置保持一致；

S2、绘制辅助线：在平行于验刀块模型顶端面且过顶端面中心的位置处绘制辅助线，该辅助线相对于顶端面中心对称；

S3、编制验刀程序：采用CATIA三坐标轮廓铣操作，依次进行刀具长度验证、刀具R角验证和刀具直径验证的编制程序，设置验证刀具R角程序的起点为刀具长度验证程序的结束点，刀具直径验证程序的起点为刀具R角验证程序的结束点，且所述的结束点和起点均为辅助线的终点。

进一步的，所述辅助线通常要求平行于机床的X轴或Y轴，辅助线长度L=D+45mm，其中，D为加工用刀具的最大直径。

进一步的，所述验刀块模型为带有倒角的圆柱体，验刀块模型的表面特征包括用于检测刀具直径的圆柱面、用于检测刀具R角的倒角面和用于检测刀具长度的顶端面。

进一步的，编制刀具长度验证程序时，采用CATIA三坐标轮廓铣操作，勾选“T00lposition ON guide”，设置起始点为辅助线的两个端点，进退刀类型为“on”，设置“bottom”为顶端面偏移0.1mm，垂直进刀距离为10mm，退刀处于关闭状态。

进一步的，进退刀速度设置为1000mm/min，加工速度设置为500 mm/min，转速S按机床实际转速设定。

进一步的，编制刀具R角验证程序时，采用CATIA三坐标轮廓铣操作，mode类型更改为“Between Curve and Surfaces”，勾选“Close tool path”，设置起点为辅助线终点，进退刀方式选择“Add motion to a point”，“point”均为辅助线终点，“bottom”设置为倒角面偏移0.1mm，驱动线设置为倒角上边线偏置5mm。

进一步的，编制刀具直径验证程序时，采用CATIA三坐标轮廓铣操作，勾选上“Close tool path”，起点均为辅助线终点，进退刀类型为“On”，设置“bottom”为倒角下边线往下R+10mm，R为刀具底角半径；驱动线设置为倒角下边线偏置0.1mm，进刀方式设置为“Add motion to a point”，“point”为辅助线终点，退刀采用“Add motion to a point”与“Add axial motion to a plane”组合方式，“point”为辅助线终点。

本技术方案的有益效果如下：

本发明能够有效指导工艺人员进行验刀程序的编制，精简了现有的验刀块程序轨迹，在验证刀具直径、R角、刀长的程序前后连续，中途无抬刀，大幅提高验刀块走刀效率。

附图说明

本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明所述验刀块模型的示意图；

图3为本发明刀具长度验证程序编制效果；

图4为本发明刀具R角验证程序编制效果；

图5为本发明刀具直径验证程序编制效果；

图6为本发明编制程序后的最终刀具轨迹图；

图中：

1、验刀块模型，2、辅助线，3、圆柱面，4、倒角面，5、顶端面，6、刀具。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

作为本发明一种最基本的实施方案，本实施例公开了一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法，可以有效指导工艺人员进行验刀程序的编制。本方法受验刀块结构影响，仅适用于工作区域直径为定值的刀具，即不适用于锥度刀、钻头等刀具的直径验证。本方法的所有操作均是基于CATIA软件实现。

本验刀程序编制方法步骤如下：

步骤S1、确定验刀块位置

在CATIA软件中建立加工刀具数模和验刀块模型，模拟实际加工时刀具与验刀块的相对位置，即验刀块模型相对于零件数模的位置与实际加工时验刀块相对于零件的位置保持一致。如图2所示，验刀块模型为带有倒角的圆柱体，其中，验刀块模型的圆柱面用于检测刀具的直径，倒角面用于检测刀具的R角，顶端面用于检测刀具的长度。

步骤S2、绘制辅助线

在验刀块模型表面绘制辅助线，所述辅助线为平行于验刀块顶端面且过顶端面中心的直线，该直线相对于所述顶端面中心对称，通常要求平行于机床的X轴或Y轴；辅助线长度L=D+45mm（D为加工刀具的最大直径）。该程编辅助线可辅助接下来的刀具验证程序编制，用于约束和控制刀具轨迹。在本发明中，辅助线的设置可以更好控制验刀轨迹，用于辅助实现说明书附图6所展示的连续的轨迹效果。

步骤S3、编制刀具长度验证程序

采用CATIA三坐标轮廓铣操作，勾选“T00l position ON guide”，起始点选择辅助线的两个端点，进退刀类型为“on”，设置“bottom”为顶端面偏移0.1mm，垂直进刀距离为10mm，退刀处于“关闭”状态。如图3所示为刀具长度验证程序的轨迹效果。

上述设置考虑到实际加工过程中可能会存在刀具尺寸误差、刀具装夹误差、机床运动误差等各种误差累计等问题，若不进行偏置则在刀具使用正确的情况也很有可能铣伤验刀块，又因在实际加工过程中，误差累计不会超过0.1mm，因此设置“bottom”为顶端面偏移0.1mm。垂直进刀距离的设置可根据时间运用环境可做调整，既要便于观察，又要足够安全，工人有足够的反应时间去应对紧急情况，此外该进刀距离不能过大，因为进刀速度本身比较慢，进刀距离过长，进刀时间就越长，验刀效率就低。

步骤S4、编制刀具R角验证程序；

采用CATIA三坐标轮廓铣操作，将mode类型更改为“Between Curve andSurfaces”，勾选上Close tool path，起点均为辅助线终点，进退刀方式设为“Add motionto a point”，point均为辅助线终点，“bottom”设置为倒角面偏移0.1mm，驱动线为倒角上边线。如图4所示为刀具R角验证程序的轨迹效果。

步骤S5、编制刀具直径验证程序；

采用CATIA三坐标轮廓铣操作，勾选上“Close tool path”，起点均为辅助线终点，进退刀类型为“On”，“bottom”为倒角下边线往下R+10mm（R为刀具底角半径），该值主要是约束刀具规则在垂直方向上的具体位置，该值的大小随着刀具R发生变化，用于确定轨迹在垂直方向的一个位置范围。考虑到实际误差，驱动线为倒角下边线偏置0.1mm，驱动线为CATIA中的一个参数“guide”，目的是使刀具沿着驱动线移动，其中刀具运动轨迹与驱动线相切。进刀方式选择“Add motion to a point”，point为辅助线终点，退刀采用“Add motion toa point”与“Add axial motion to a plane”的组合方式。如图5所示为刀具直径验证程序的轨迹效果。

本发明所述的验刀程序编制方法，编制程序先进行刀具长度验证，验证刀长程序结束后不抬刀，直接转入刀具R角验证，即验证刀具R角程序的起点即为验证刀长程序的结束点，刀具R角验证结束后直接转入刀具直径验证，即刀具直径验证程序起点即为刀具R角验证程序的结束点，所述的起点和结束点均为辅助线的终点，即端点，验证过程前后连续，中途无抬刀，走刀效率非常高。

刀具验证原理：程序中刀具底端距离验刀块上端面的最小距离为0.1mm，通过是否铣伤验刀块表面的现象来判断刀具的长度、R角和直径是否正确。如图3所示，验证刀具长度使用的是验刀块顶端面，其验刀轨迹如图中的直线所示，此直线为刀具运动轨迹，其中竖直线段为刀具从安全位置以G00的速度（快速运动）移动至切入点，水平直线为以加工速度运动；如图4所示，验证刀具R使用的是验刀块的倒角面，验证刀具角R的程序同样是绕倒角的一个整圆（图中的直线段为刀具快速进刀），刀具R角外轮廓距离倒角面的最小理论距离为0.1mm，若使用的刀具R角大于或等于理论R角，则不会铣伤；如图5所示，验刀块的圆柱面用于验证刀具直径，此验刀轨迹为环绕圆柱面的一个整圆（图中的直线段为刀具快速进刀），验刀时，刀具做旋转运动，同时绕圆柱面运动一周，程序中刀具外轮廓距离圆柱面的理论距离为0.1mm，若刀具直径等于或小于理论直径，在验证过程中则不会铣伤验刀块圆柱面；否则，在验刀过程中刀具会铣伤刀具圆柱面。

Claims (6)

1.一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、确定验刀块位置：建立零件数模和验刀块模型，使验刀块模型相对于零件数模的位置与实际加工时验刀块相对于零件的位置保持一致；

S2、绘制辅助线：在平行于验刀块模型顶端面且过顶端面中心的位置处绘制辅助线，该辅助线相对于顶端面中心对称；所述辅助线通常要求平行于机床的X轴或Y轴，辅助线长度L=D+45mm，其中，D为加工用刀具的最大直径；

S3、编制验刀程序：采用CATIA三坐标轮廓铣操作，依次进行刀具长度验证、刀具R角验证和刀具直径验证的程序编制，设置验证刀具R角程序的起点为刀具长度验证程序的结束点，刀具直径验证程序的起点为刀具R角验证程序的结束点，且所述的结束点和起点均为辅助线的终点。

2.根据权利要求1所述的一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法，其特征在于，所述验刀块模型为带有倒角的圆柱体，验刀块模型的表面特征包括用于检测刀具直径的圆柱面、用于检测刀具R角的倒角面和用于检测刀具长度的顶端面。

3.根据权利要求1所述的一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法，其特征在于，编制刀具长度验证程序时，采用CATIA三坐标轮廓铣操作，勾选“T00l position ON guide”，设置起始点为辅助线的两个端点，进退刀类型为“on”，设置“bottom”为顶端面偏移0.1mm，垂直进刀距离为10mm，退刀处于关闭状态。

4.根据权利要求1所述的一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法，其特征在于，进退刀速度设置为1000mm/min，加工速度设置为500 mm/min，转速S按机床实际转速设定。

5.根据权利要求1所述的一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法，其特征在于，编制刀具R角验证程序时，采用CATIA三坐标轮廓铣操作，mode类型更改为“Between Curve andSurfaces”，勾选“Close tool path”，设置起点为辅助线终点，进退刀方式选择“Addmotion to a point”，“point”均为辅助线终点，“bottom”设置为倒角面偏移0.1mm，驱动线设置为倒角上边线偏置5mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于CATIA的高效验刀程序编制方法，其特征在于，编制刀具直径验证程序时，采用CATIA三坐标轮廓铣操作，勾选上“Close tool path”，起点均为辅助线终点，进退刀类型设置为“On”，“bottom”设置为倒角下边线往下R+10mm，R为刀具底角半径；驱动线设置为倒角下边线偏置0.1mm，进刀方式设置为“Add motion to a point”，“point”为辅助线终点，退刀采用“Add motion to a point”与“Add axial motion to aplane”组合方式，“point”为辅助线终点。

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