CN113848819A - 非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法及车削方法 - Google Patents

非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法及车削方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非规则流线型回转体数控车削的数控指令构建方法，该方法通过简要提取零件的回转母线来代替零件完整三维数模的建立，将不同种类、不同角度的车刀进行统一简化，采用数控铣削中的数控指令构建方式构建数控车削中间指令，再辅以简单的适应性处理，最后补入刀具参数并设置刀尖跟随即可得到非规则流线型回转体的数控车削指令，本发明可有效简化非规则流线型回转体的车削数控指令构建难度、提高数控指令构建效率；本发明适用于各类非规则流线型回转体，应用于实际生产中解决了很大的难题，具有很强的应用前景。

Description

非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法及车削方法
技术领域
本发明属于机械加工与数控技术领域，具体涉及一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法及车削方法。
背景技术
在车削的数控过程中，对于简单回转体的数控指令一般采用手工直接构建，对于非规则的流线型回转体，由于没有固定的数学方程，无法实现手工构建，需使用专用的数控车削模块进行数控指令构建，构建过程中还需考虑车刀的前后角等参数，数控指令构建过程比较繁琐、效率较低，导致非规则的流线型回转体数控车削操作复杂，效率较低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种非规则流线型回转体数控车削的数控指令构建方法，该方法通过提取母线、简化车刀模型、巧妙采用数控铣削的数控指令构建方式替代车削数控指令构建方式，可有效简化非规则流线型回转体数控指令的构建难度、提高数控指令的构建效率进而提高非规则流线型回转体的车削效率。本发明还提供一种根据上述方法所得车削数控指令进行非规则流线型回转体数控车削的方法。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种非规则流线型回转体数控车削的数控指令构建方法，包括以下步骤：
(1)提取非规则流线型回转体零件的母线；
(2)根据非规则流线型回转体零件的母线，在铣削数控指令构建系统中设定加工坐标系并确定加工平面及刀轴方向；
(3)在铣削数控指令构建系统中，根据零件的车削精度要求建立简化的车刀模型；
(4)根据非规则流线型回转体零件的母线，加工平面，刀轴方向以及简化的车刀模型，在铣削数控指令构建系统中采用铣削数控指令的构建方式构建第一数控指令；
(5)对第一数控指令依次进行三轴后处理和适应性处理，得到适于车削数控车床系统的第二数控指令；
(6)将第二数控指令输入车削数控车床系统，并在车削数控车床系统中输入刀具参数，设置刀尖跟随，得到非规则流线型回转体的车削数控指令。
进一步的，所述步骤(2)中加工坐标系原点为车削的起刀位置，Z轴为零件轴向，X轴为零件径向，Y轴符合笛卡尔坐标系法则的坐标系；将工作平面设置为XZ平面，刀轴方向设置为Y轴方向。
进一步的，所述步骤(3)中，简化的车刀模型为棍状刀具，所述棍状刀具的直径d＝λ·10-3，其中λ为零件的所需精度负次幂。
进一步的，所述步骤(4)中，在铣削数控系统中，采用曲线轮廓铣的铣削数控指令构建方式构建第一数控指令。
进一步的，所述步骤(5)中，对第一数控指令依次进行三轴后处理得到NC指令，适应性处理方法包括删除NC指令中的Y坐标和J坐标。
进一步飞，所述步骤(5)中，适应性处理方法还包括删除NC指令中的铣削特定指令；所述铣削特定指令包括G90指令，G54指令，FFWON指令，和SOFT指令。
进一步的，所述步骤(6)中，刀具参数包括刀尖圆弧和前后角。
一种非规则流线型回转体车削方法，根据采用上述一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法所得的数控指令进行车削。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明一种非规则流线型回转体数控车削的数控指令构建方法，根据非规则流线型回转体零件的具体特征简要提取其回转母线，进而避免了对整个零件进行三维建模；
(2)本发明一种非规则流线型回转体数控车削的数控指令构建方法，根据所需零件的精度建立简化的车刀模型，在不影响数控指令精度的同时，将不同种类、不同角度的复杂车刀统一简化为点位棍刀，并在后续过程中对简化的车刀模型进行了补充设置，进一步提高了精度；
(3)本发明一种非规则流线型回转体数控车削的数控指令构建方法，变换了铣削数控指令构建系统中一般的工作平面和刀轴方向，使其生成的数控指令适用于后续的车削加工，巧妙采用数控铣削模块中“曲线轮廓铣”的数控指令构建方式替代车削数控指令构建方式，进而生成数控车削的中间指令，即第一数控指令；
(4)本发明一种非规则流线型回转体数控车削的数控指令构建方法，通过对生成的第一数控指令进行适应性的改动处理，使其便捷的适用于数控车削系统；可有效简化非规则流线型回转体的车削数控指令的构建难度、提高车削数控指令的构建效率；
(5)本发明一种非规则流线型回转体车削方法，根据采用本发明一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法所得的数控指令进行车削，可提高非规则流线型回转体的车削效率，降低操作难度。
附图说明
图1为实施例1中非规则流线型回转体零件的示意图；
图2为实施例1中本发明一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法提取的非规则流线型母线示意图；
图3为本发明采用铣削数控指令的构建方式构建第一数控指令的刀具路径示意图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
本发明的一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法，包括：
步骤一、根据非规则流线型回转体零件的具体结构，提取其非规则流线型母线；
步骤二、将非规则流线型回转体的母线输入铣削数控指令构建系统，根据提取的非规则流线型回转体零件的母线，在铣削数控指令构建系统中设定加工坐标系，变换工作平面及刀轴方向；
步骤三、在铣削数控指令构建系统中，根据产品的精度要求建立简化的刀具模型；
步骤四、根据非规则流线型回转体零件的母线，加工平面，刀轴方向以及简化的刀具模型，采用铣削数控指令的构建方式快速构建第一数控指令；
步骤五、经三轴后处理生成数控指令的NC指令并进行适应性改动处理，得到第二数控指令；
步骤六、将第二数控指令输入车削数控车床系统，在车削数控车床系统中输入刀具参数、设置刀尖跟随，完成快速构建，得到非规则流线型回转体的车削数控指令。
优选的，所述步骤一中，提取的母线经360度旋转可形成所需的非规则流线型回转体零件。
优选的，所述步骤二中，需将工作平面变换设置为XZ平面，并且要求Z轴指向零件的轴向，X轴指向零件的径向，同时按照笛卡尔坐标系法则设置Y轴指向，将坐标原点设置在车削的起刀位置，刀轴方向设置为Y轴方向；
优选的，所述步骤三中，根据零件产品的精度要求建立简化的车刀模型，将复杂的车刀简化为点位棍刀，仅需建立一个简单的圆柱形棍刀代替车刀即可，棍刀直径设置为趋近于0，优选的，棍刀直径按如下公式进行设置：
d＝λ·10-3
式中：d—简化的车刀模型的直径，λ—零件产品的所需精度负次幂；
优选的，所述步骤四中，选择铣削数控指令构建系统中“曲线轮廓铣”的方式进行流线型母线的铣削指令构建，刀具选择步骤三建立好的简化的车刀模型，指令构建时按照步骤二的刀轴方向，使刀轴从铣削默认的“+Z轴”变化为“+Y轴”，构建第一数控指令。
优选的，所述步骤五中，根据不同的机床操作系统，采用通用的三轴后处理生成NC指令后，需对生成的NC指令进行适应性的改动处理，首先需要将指令中的Y坐标、J坐标删除以适应数控车削的加工特点，优选的，还需要将指令段开端的铣削特定指令删除(包含G90G54 FFWON SOFT等)以避免数控车削系统识别时报错。
优选的，所述步骤六中，需在车削数控车床系统的操作界面的刀具模块中输入实际采用的刀具参数，包括刀尖圆弧、前后角等，设置刀尖跟随，以完成对步骤三简化的车刀模型的补充设置，完成快速指令构建。
实施例1
如图1所示，本实施例中，所选试验零件为航天某型飞行器的曲轴段，零件材料为不锈钢，零件为典型的非规则流线型回转体，外型流线由空气动力学形成，无参数方程，无法进行手工车削指令构建，试验选取的铣削数控指令构建系统为UG10.0，所选用的车削数控车床使用的为FANUC Series oi-TD数控系统，具体实施方式如下：
(1)根据非规则流线型回转体零件的具体结构，提取其非规则流线型零件的母线，如图2所示；
无需建立所需零件完整的三维数模，仅需根据零件的成形特征，提取其1/4截面的回转母线即可，要求提取的母线经360度旋转刚好可形成所需的回转体。
(2)根据提取的非规则流线型回转体零件的母线，在铣削数控指令构建系统中设定加工坐标系，并设定工作平面及刀轴方向；
需将工作平面变换设置为XZ平面，并且要求Z轴指向零件的轴向，X轴指向零件的径向，同时按照笛卡尔坐标系法则设置Y轴指向，将坐标原点设置在车削的起刀位置，通过对零件的加工工艺性进行分析，将车削的起刀位置设在曲轴段的顶点。
(3)根据零件的精度要求建立简化的车刀模型。
建立简化的车刀模型，将不同种类、不同角度的复杂车刀统一简化为点位棍刀，建立一个简单的圆柱形棍刀代替车刀即可，棍刀直径按如下公式进行设置，以保证采用简化的车刀模型进行指令构建时不会影响指令构建精度。
d＝λ·10-3
式中：d—简化的车刀模型的直径，λ—零件产品的精度负次幂；
(4)采用铣削数控指令构建方式中的“曲线轮廓铣”的构建方式快速构建第一数控指令。
指令构建时，刀具选择步骤三建立好的简化车刀，指令构建时按照步骤二的刀轴方向，设置刀轴从铣削默认的“+Z轴”变化为“+Y轴”，切削模式选择“曲线轮廓铣”，轮廓选择步骤一提取好的流线型母线，以保证仅对提取的流线型母线的轮廓进行数控指令构建。
(5)数控指令构建设置完毕后，采用FANUC通用的三轴后处理生成NC指令，并对NC指令进行适应性的改动处理。
对生成的NC指令进行适应性的改动处理时，首先将指令中的Y坐标、J坐标删除以适应数控车削的加工特点，其次将指令段开端的铣削特定指令删除(包含G90 G54 FFWONSOFT等)以避免数控车削系统识别时报错。
(6)在车削数控车床系统的操作界面的刀具模块中输入实际采用的刀具参数，包括刀尖圆弧、前后角等，设置刀尖跟随，以完成对步骤三简化车刀的补充设置，完成快速指令构建，本实例选取的车刀刀尖圆弧为R0.4，车刀前角为45°。
本发明针对非规则流线型回转体数控车削数控指令构建繁琐的难题，提供了一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法，该方法通过简要提取零件成形过程中的截面母线来代替零件完整三维数模的建立，将不同种类、不同角度的车刀(包括车刀杆和车刀片)统一简化为简单的点位棍刀模型，巧妙采用数控铣削中“曲线轮廓铣”的数控指令构建方式构建初步的车削数控指令，再辅以简单的适应性处理，即可得到最终的非规则流线型回转体的车削数控指令，可有效简化非规则流线型回转体的车削数控指令构建难度、提高构建效率。
根据采用本发明一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法所得的数控指令进行车削，可提高非规则流线型回转体的车削效率，降低操作难度。
本发明适用于各类非规则流线型回转体，应用于实际生产中解决了很大的难题，具有很强的应用前景。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)提取非规则流线型回转体零件的母线；
(2)根据非规则流线型回转体零件的母线，在铣削数控指令构建系统中设定加工坐标系并确定加工平面及刀轴方向；
(3)在铣削数控指令构建系统中，根据零件的车削精度要求建立简化的车刀模型；
(4)根据非规则流线型回转体零件的母线，加工平面，刀轴方向以及简化的车刀模型，在铣削数控指令构建系统中采用铣削数控指令的构建模式构建第一数控指令；
(5)对第一数控指令依次进行三轴后处理和适应性处理，得到适于车削数控车床系统的第二数控指令；
(6)将第二数控指令输入车削数控车床系统，并在车削数控车床系统中输入刀具参数，设置刀尖跟随，得到非规则流线型回转体的车削数控指令。
2.根据权利要求1所述的一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法，其特征在于，所述步骤(2)中加工坐标系原点为车削的起刀位置，Z轴为零件轴向，X轴为零件径向，Y轴符合笛卡尔坐标系法则的坐标系；将工作平面设置为XZ平面，刀轴方向设置为Y轴方向。
3.根据权利要求1所述的一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法，其特征在于，所述步骤(3)中，简化的车刀模型为棍状刀具，所述棍状刀具的直径d＝λ·10-3，其中λ为零件的所需精度负次幂。
4.根据权利要求1所述的一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法，其特征在于，所述步骤(4)中，在铣削数控指令构建系统中，采用曲线轮廓铣的铣削数控指令构建模式构建第一数控指令。
5.根据权利要求1所述的一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法，其特征在于，所述步骤(5)中，对第一数控指令依次进行三轴后处理得到NC指令，适应性处理方法包括删除NC指令中的Y坐标和J坐标。
6.根据权利要求5所述的一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法，其特征在于，所述步骤(5)中，适应性处理方法还包括删除NC指令中的铣削特定指令；所述铣削特定指令包括G90指令，G54指令，FFWON指令，和SOFT指令。
7.根据权利要求1所述的一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法，其特征在于，所述步骤(6)中，刀具参数包括刀尖圆弧和前后角。
8.一种非规则流线型回转体车削方法，其特征在于，根据采用权利要求1-7任一项所述的一种非规则流线型回转体车削的数控指令构建方法所得的数控指令进行车削。
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