CN117207367B - 一种基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法及装置，方法包括：步骤S1、设置拉槽加工参数；步骤S2、根据加工参数，确定拉槽加工轨迹并生成G代码加工程序，拉槽加工轨迹包括：沿X轴方向往复拉槽，轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针和逆时针交替的单位轨迹；沿X轴方向单向拉槽，工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针单向加工的单位轨迹；沿Y轴方向往复拉槽，轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向和负方向交替加工的单位轨迹；沿Y轴方向单向拉槽，轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向单向加工的单位轨迹；本发明能够实现圆弧板石材拉槽加工的自动化，从而提高加工效率、质量，并降低加工成本。

Description

一种基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法及装置

技术领域

本发明属于石材拉槽加工领域，具体涉及一种基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法及装置。

背景技术

随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，装修的现代化、个性化、艺术化已成为趋势，其中圆弧板石材的需求越来越大，广泛应用于旋转楼梯、弧形柱面、弧形墙面、罗马柱等建筑和装修场景。石材拉槽除了有引导水流、防滑等作用，还具有装饰效果，让石材不会过于单调。但目前，圆弧形石材的加工，特别是最后的拉槽加工工序，大部分仍是靠手工加工来完成，这种加工方式存在加工效率低、成本高、加工质量和一致性差、加工环境恶劣危害工人的身体健康等缺陷。

因此，如何提高石材加工中的圆弧板石材拉槽加工的自动化、智能化，且降低其加工成本，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提出一种基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法及装置，能够实现圆弧板石材拉槽加工的自动化，从而提高加工效率、质量，并降低加工成本。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法，包括如下步骤：

步骤S1、设置拉槽加工参数，加工参数包括拉槽方式、拉槽方向、圆弧板所对应的圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、拉槽去除总量、拉槽单次去除量，其中，圆弧为圆弧板石材轮廓；

步骤S2、根据设置的加工参数，确定拉槽加工轨迹并生成G代码加工程序，其中，拉槽加工轨迹包括：

沿圆弧中心点坐标的X轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针和逆时针交替的单位轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

沿圆弧中心点坐标的X轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针单向加工的单位轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

沿圆弧中心点坐标的Y轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向和负方向交替加工的单位轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

沿圆弧中心点坐标的Y轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向单向加工的单位轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

加工轨迹由循环体得到，循环体为关于拉槽深度的外循环和在同一拉槽深度下关于拉槽轨迹进给的内循环；

单位轨迹的计算与圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、内循环变量、外循环变量和拉槽单次去除量有关；

步骤S3、在双通道八轴机上，考虑机床的结构尺寸参数以及刀具半径、长度等补偿，根据G代码加工程序完成拉槽加工。

进一步的，所述步骤S2中，所述空间圆弧轨迹对应的G代码加工程序生成过程包括：

空间圆弧轨迹的初始轨迹的起点(x0 _s ,y0 _s ,z0 _s )、中间点(i _m ,j _m ,k _m )和终点(x1 _e ,y1 _e ,z1 _e )由如下公式

计算，其中，j为同一拉槽深度下内循环的循环变量，(x0,y0,z0)为圆弧起点，(i0,j0,k0)为圆弧中间点，(x1,y1,z1)为圆弧终点，d为拉槽方向单次进给量，圆弧起点 (x0,y0,z0)和圆弧终点(x1,y1,z1)根据圆弧中间点、圆弧半径和圆弧角度求得；

根据如下公式计算空间圆弧轨迹的实际轨迹的起点(x0 _c ,y0 _c ,z0 _c )、中间点(i _c ,j _c ,k _c )和终点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )、以及空间圆弧轨迹的起点和终点所对应的双通道八轴机旋转轴A轴的偏转角度的标量弧度参数a，其中，i为拉槽深度外循环的循环变量，a ₁为左半边圆弧所对应的圆心角角度，a ₂为左半边圆弧所对应的圆心角，t为拉槽单次去除量；

根据空间圆弧轨迹的实际轨迹的起点(x0 _c ,y0 _c ,z0 _c )、中间点(i _c ,j _c ,k _c )、终点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )以及双通道八轴机旋转轴的偏转角度的标量弧度参数a输入空间圆弧轨迹对应的G代码以生成G代码加工程序。

进一步的，所述步骤S2中，所述空间直线轨迹对应的G代码加工程序生成过程包括：

空间直线轨迹的初始轨迹的起点(x1 _s ,y1 _s ,z1 _s )、终点(x2 _s ,y2 _s ,z2 _s )以及每个单位空间直线轨迹对应的双通道八轴机的旋转轴A轴偏转角度的矢量弧度值a'由如下公式计算，其中，i为外循环的循环变量，(x0,y0,z0)为圆弧起点，(i0,j0,k0)为圆弧中间点，(x1,y1,z1)为圆弧终点，N为拉槽数量，r为圆弧半径，L为拉槽长度，r0为根据圆弧起点、圆弧中间点和圆弧终点坐标得到的未经拉槽的初始圆弧半径，b为根据圆弧板所对应的圆弧的左右两半圆弧圆心角取平均值得到的该圆弧所对应的张角，圆弧起点 (x0,y0,z0)和圆弧终点(x1,y1,z1)根据圆弧中间点、圆弧半径和圆弧角度求得；

根据如下公式计算空间直线轨迹的实际轨迹的起点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )和终点(x2 _c ,y2 _c ,z2 _c )，其中，i为外循环的循环变量；

根据空间直线轨迹的实际轨迹的起点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )、终点(x2 _c ,y2 _c ,z2 _c )和每个空间直线轨迹对应的双通道八轴机的旋转轴A轴偏转角度的矢量弧度值a'空间直线轨迹对应的G代码以生成G代码加工程序。

进一步的，所述步骤S2中，还包括边界处理：

拉槽深度的外循环的边界处理根据如下公式进行，T为拉槽去除总量，当T不能被t整除时，最后一次循环的拉槽去除量不再是t，而是T-(i-1)t；

同一拉槽深度下的内循环的边界处理根据如下公式进行。

进一步的，根据如下公式求得圆弧起点(x0,y0,z0)和圆弧终点(x1,y1,z1)。

进一步的，所述步骤S2中，所述外循环对应执行在每次循环过程中，拉槽深度增加拉槽单次去除量，直至拉槽深度达到拉槽去除总量，所述内循环对应执行在当前循环过程所对应的拉槽深度下，在每次循环过程中，通过拉槽长度和拉槽数量得到拉槽方向单次进给量，通过单次进给量进行加工，直至完成拉槽数量。

进一步的，所述步骤S2中，沿X轴方向往复拉槽时，相邻两个单位轨迹之间设置有沿Y轴方向直接进给的轨迹；沿X轴方向单向拉槽时，相邻两个单位轨迹之间设有退刀、定位、进刀轨迹；沿Y轴方向往复拉槽时，相邻两个单位轨迹之间设有沿圆弧方向直接进给的轨迹；沿Y轴方向单向拉槽时，相邻单位轨迹之间设有退刀、定位、进刀轨迹。

本发明还通过以下技术方案实现：

一种基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工装置，包括：

输入模块：包括在数控系统中设计的圆弧板拉槽加工界面，通过该界面设置拉槽加工参数，加工参数包括拉槽方式、拉槽方向、圆弧板所对应的圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、拉槽去除总量、拉槽单次去除量，其中，圆弧为圆弧板石材轮廓；

G代码加工程序生成模块：根据拉槽方式和拉槽方向，确定拉槽加工轨迹并生成G代码加工程序，其中，拉槽加工轨迹包括：

沿圆弧中心点坐标的X轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针和逆时针交替的单位轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

沿圆弧中心点坐标的X轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针单向加工的单位轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

沿圆弧中心点坐标的Y轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向和负方向交替加工的单位轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

沿圆弧中心点坐标的Y轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向单向加工的单位轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

加工轨迹由循环体得到，循环体为关于拉槽深度的外循环和在同一拉槽深度下关于拉槽轨迹进给的内循环；

单位轨迹的计算与圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、内循环变量、外循环变量和拉槽单次去除量有关；

加工模块：考虑双通道八轴机的结构尺寸参数以及刀具半径、长度补偿，根据G代码加工程序，利用双通道八轴机完成拉槽加工。

本发明具有如下有益效果：

本发明根据所设置的拉槽方式和拉槽方向确定拉槽加工轨迹并生成G代码加工程序，不同的加工轨迹对应的单位估计的计算与圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、内循环变量、外循环变量和拉槽单次去除量有关，双通道八轴机则根据该G代码加工程序进行拉槽加工，实现了圆弧板石材拉槽加工的自动化，从而提高加工效率、质量以及一致性，并降低加工成本，使用机器加工以替代人工，也能避免恶劣的加工环境对工人身体健康的影响。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明的双通道八轴机的结构示意图。

图2为本发明拉槽加工轨迹为X轴方向往复拉槽时的示意图。

图3为本发明拉槽加工轨迹为X轴方向单向拉槽时的示意图。

图4为本发明拉槽加工轨迹为Y轴方向往复拉槽时的示意图。

图5为本发明拉槽加工轨迹为X轴方向单向拉槽时的示意图。

具体实施方式

如图1所示，双通道八轴机为立式龙门结构，其运动可分为主轴回转拉槽运动、X1轴进给运动、X2轴进给运动、Y1轴进给运动、Y2轴进给运动、Z1轴进给运动、Z2轴进给运动、A1轴旋转运动和A2轴旋转运动。

X1/X2轴进给运动是由固定在龙门架上设有的横向直线导轨框架上的伺服电机经减速驱动丝杆，再由丝杆带动左右两个主轴机头滑块沿X轴方向分别做直线进给运动。

Y1/Y2轴进给运动是由固定在支撑架上设有的侧向直线导轨框架上的伺服电机经减速驱动丝杆，再由丝杆带动左右两个龙门架滑块沿Y轴方向做同步直线进给运动。

Z1/Z2轴进给运动是由分别固定在左右两个主轴机头上设有的竖直直线导轨框架上的伺服电机经减速驱动丝杆，再由丝杆带动左右两个主轴机头相对于各自在横向导轨上的滑块沿Z轴方向分别做直线进给运动。

A1/A2轴旋转运动是由分别固定在左右两个主轴机头上的控制器控制各自的伺服电机，经皮带传动而驱动各自的转盘机械旋转，而贯穿于转盘的驱动杆跟随机械转动，并驱动固定连接于其的安装板以及安装板上的主轴工具沿A轴方向分别做旋转运动。

如图1所示，基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法，包括如下步骤：

步骤S1、在数控系统中，开发设计了加工界面，通过加工界面可以选择不同的拉槽方式，并显示对应的拉槽示意图，方便使用者进行包括加工工艺等加工参数的设置，并且提供圆弧板中间点坐标的标定，即圆弧中间点的X、Y、Z轴坐标自动化的标定功能，也可手动输入修改，由数控系统完成数据的计算、读取和存储。其中，设计加工界面过程为现有技术；圆弧中间点的标定获取，指操作人员用手轮或者按键，移动双通道八轴机的各轴，使得刀尖移动到想要的位置上，然后一键读取当前坐标值并记录下来；

使用者通过加工界面设置拉槽加工参数，加工参数包括拉槽方式、拉槽方向、圆弧板所对应的圆弧中间点(i0,j0,k0)、圆弧半径r、圆弧角度θ、拉槽长度L、拉槽数量N、拉槽去除总量T、拉槽单次去除量t、进给速度和主轴速度，其中，圆弧为圆弧板石材轮廓，圆弧中间点(i0,j0,k0)可手动输入，也可通过标定自动生成；

步骤S2、根据设置的加工参数，确定拉槽加工轨迹并生成G代码加工程序，这部分由如下所述的算法实现，该算法集成于数控系统中，该算法考虑了加工相关参数、机床结构特征参数、形状尺寸等路径信息参数等等，能根据加工界面中的设置参数，自动化的生成对应的加工G代码程序，且具有较高的计算效率。

其中，对应于不同的拉槽方式和拉槽方向，可形成四种不同的拉槽加工轨迹，分别是：

如图2所示，沿圆弧中心点坐标的X轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针和逆时针交替的单位轨迹，相邻两个单位轨迹之间设置有沿Y轴方向直接进给的轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

如图3所示，沿圆弧中心点坐标的X轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针单向加工的单位轨迹，相邻两个单位轨迹之间设有退刀、定位、进刀轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

如图4所示，沿圆弧中心点坐标的Y轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向和负方向交替加工的单位轨迹，相邻两个单位轨迹之间设有沿圆弧方向直接进给的轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

如图5所示，沿圆弧中心点坐标的Y轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向单向加工的单位轨迹，相邻单位轨迹之间设有退刀、定位、进刀轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

其中，直接进给的轨迹、退到、定位、进刀轨迹均可通过现有技术确定；

加工轨迹由两个嵌套的循环语句形成的循环体得到，循环体为关于拉槽深度的外循环和在同一拉槽深度下关于拉槽轨迹进给的内循环；

外循环对应执行在每次循环过程中，拉槽深度增加拉槽单次去除量t，直至拉槽深度达到拉槽去除总量T，内循环对应执行在当前循环过程所对应的拉槽深度下，在每次循环过程中，通过拉槽长度L和拉槽数量N得到拉槽方向单次进给量d，通过单次进给量进行加工，直至拉槽数量达到N。

考虑到拉槽去除总量与单次去除量在拉槽深度上的整除问题，通过边界条件处理，将最后一次到达边界拉槽深度下的该层轨迹规划从循环体中提取出来，并单独处理，拉槽深度的外循环的边界处理根据如下公式进行，其中，T为拉槽去除总量，t为拉槽单次去除量，floor函数为向下取整函数，i是关于拉槽深度外循环的循环变量，表示当前为第i层拉槽，即当前拉槽深度为i*t，从而由单位初始轨迹进行相应的拉槽深度径向补偿，计算得到每一层的实际拉槽空间轨迹的参数，当T不能被t整除时，最后一次循环的拉槽去除量不再是t，而是T-(i-1)t；

同一拉槽深度下的拉槽方向进给量d通过拉槽长度L、拉槽数量N求得，并单独处理，同一拉槽深度下的内循环的边界处理具体根据如下公式进行，其中，L为拉槽长度，d为拉槽方向进给量，j是关于同一拉槽深度下拉槽轨迹规划的内循环的循环变量，表示当前为第j个单位轨迹，即当前拉槽方向总进给量为j*d，从而根据拉槽方向进给量补偿，得到同一拉槽深度下的每个单位轨迹，结合外循环的拉槽深度径向补偿，计算得到每一个实际拉槽空间单位轨迹的参数。

单位轨迹的计算与圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、内循环变量、外循环变量和拉槽单次去除量有关；

关于单位轨迹的计算，具体地：

往复拉槽相较于单向拉槽，由于拉槽轨迹正反交替，增加一个表示当前轨迹方向的标识符，来实现每次圆弧或直线单位轨迹结束后的反向操作，即根据对该标识符值的判断语句，确定每个单位轨迹的起点和终点顺序，并在根据补偿后的实际空间单位轨迹参数生成相应G代码后，将该标识符取反。

当拉槽方式为X轴时，不论是往复拉槽还是单向拉槽，单位轨迹均为空间圆弧轨迹，空间圆弧参数为通用解，相邻两个空间圆弧单位轨迹沿Y轴分布的间距为所计算得到的拉槽方向进给量d，根据内循环的循环变量j和拉槽方向进给量补偿，则空间圆弧轨迹所对应的G代码加工程序生成过程包括：

空间圆弧轨迹的初始轨迹的三个特征点（起点(x0 _s ,y0 _s ,z0 _s )、中间点(i _m ,j _m ,k _m )和终点(x1 _e ,y1 _e ,z1 _e )）由如下公式计算，其中，j为同一拉槽深度下内循环的循环变量，(x0,y0,z0)为圆弧起点，(i0,j0,k0)为圆弧中间点，(x1,y1,z1)为圆弧终点，d为拉槽方向单次进给量，而圆弧起点(x0,y0,z0)和圆弧终点(x1,y1,z1)根据圆弧中间点、圆弧半径和圆弧角度求得，具体如公式/>求得；

再根据如下公式计算空间圆弧轨迹的实际轨迹的起点(x0 _c ,y0 _c ,z0 _c )、中间点(i _c ,j _c ,k _c )和终点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )、以及空间圆弧轨迹的起点和终点所对应的双通道八轴机旋转轴A轴的偏转角度的标量弧度参数a，其中，i为拉槽深度外循环的循环变量，a ₁为左半边圆弧所对应的圆心角角度，a ₂为左半边圆弧所对应的圆心角，t为拉槽单次去除量；

根据空间圆弧轨迹的实际轨迹的起点(x0 _c ,y0 _c ,z0 _c )、中间点(i _c ,j _c ,k _c )、终点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )以及双通道八轴机旋转轴的偏转角度的标量弧度参数a输入空间圆弧轨迹对应的G代码G02.4以生成G代码加工程序;

当拉槽方向为Y轴时，不论是往复拉槽还是单向拉槽，单位轨迹均为空间直线轨迹，空间直线参数为通用解，相邻两个空间直线单位轨迹之间的间距，在当前拉槽深度所对应圆弧上的弧长根据拉槽数量N进行等分，来进行拉槽加工，相邻两层拉槽轨迹规划的拉槽深度增加量为拉槽单次去除量t，根据内循环的循环变量j和拉槽方向进给量补偿，以及外循环的循环变量i和拉槽深度径向补偿则空间直线轨迹所对应的G代码加工程序生成过程包括：

空间直线轨迹的初始轨迹的起点(x1 _s ,y1 _s ,z1 _s )、终点(x2 _s ,y2 _s ,z2 _s )以及每个单位空间直线轨迹对应的双通道八轴机的旋转轴A轴偏转角度的矢量弧度值a'由如下公式计算，其中，i为外循环的循环变量，(x0,y0,z0)为圆弧起点，(i0,j0,k0)为圆弧中间点，(x1,y1,z1)为圆弧终点，N为拉槽数量，r为圆弧半径，L为拉槽长度，r0为根据圆弧起点、圆弧中间点和圆弧终点坐标得到的未经拉槽的初始圆弧半径，b为根据圆弧板所对应的圆弧的左右两半圆弧圆心角取平均值，所得到的该圆弧所对应的张角，圆弧起点 (x0,y0,z0)和圆弧终点(x1,y1,z1)根据圆弧中间点、圆弧半径和圆弧角度求得；

根据如下公式计算空间直线轨迹的实际轨迹的起点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )和终点(x2 _c ,y2 _c ,z2 _c )，其中，i为外循环的循环变量；

根据空间直线轨迹的实际轨迹的起点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )、终点(x2 _c ,y2 _c ,z2 _c )和每个空间直线轨迹对应的双通道八轴机的旋转轴A轴偏转角度的矢量弧度值a'空间直线轨迹对应的G代码G01以生成G代码加工程序。

步骤S3、生成的G代码加工程序对应在双通道八轴机工件坐标系上的加工轨迹，将G代码加工程序传入双通道八轴机的数控系统中，考虑机床的结构尺寸参数以及刀具半径、长度等补偿，根据G代码加工程序完成拉槽加工。由数控系统完成相应的拉槽加工，数控系统该部分的功能已较为完备，不属于本发明的重点，其内部本质大致为G代码通过解释器的解释以及插补器的插补，考虑机床的结构尺寸参数以及刀具半径、长度等刀具参数，通过运动学的正逆解计算，得到机床各伺服轴的坐标值，经相应偏置和补偿传入各自伺服电机的驱动器，从而控制机床运动完成相应的拉槽加工。

对应的，基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工装置，其特征在于：包括：

输入模块：包括在数控系统中设计的圆弧板拉槽加工界面，通过该界面设置拉槽加工参数，加工参数包括拉槽方式、拉槽方向、圆弧板所对应的圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、拉槽去除总量、拉槽单次去除量，其中，圆弧为圆弧板石材轮廓；

G代码加工程序生成模块：根据拉槽方式和拉槽方向，确定拉槽加工轨迹并生成G代码加工程序，其中，拉槽加工轨迹包括：

沿圆弧中心点坐标的X轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针和逆时针交替的单位轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

沿圆弧中心点坐标的X轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针单向加工的单位轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

沿圆弧中心点坐标的Y轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向和负方向交替加工的单位轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

沿圆弧中心点坐标的Y轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向单向加工的单位轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

加工轨迹由循环体得到，循环体为关于拉槽深度的外循环和在同一拉槽深度下关于拉槽轨迹进给的内循环；

单位轨迹的计算与圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、内循环变量、外循环变量和拉槽单次去除量有关；

加工模块：考虑双通道八轴机的结构尺寸参数以及刀具半径、长度补偿，根据G代码加工程序，利用双通道八轴机完成拉槽加工。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (5)

1.一种基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1、设置拉槽加工参数，加工参数包括拉槽方式、拉槽方向、圆弧板所对应的圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、拉槽去除总量、拉槽单次去除量，其中，圆弧为圆弧板石材轮廓；

步骤S2、根据设置的加工参数，确定拉槽加工轨迹并生成G代码加工程序，其中，拉槽加工轨迹包括：

沿圆弧中心点坐标的X轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针和逆时针交替的单位轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

沿圆弧中心点坐标的X轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针单向加工的单位轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

沿圆弧中心点坐标的Y轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向和负方向交替加工的单位轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

沿圆弧中心点坐标的Y轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向单向加工的单位轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

加工轨迹由循环体得到，循环体为关于拉槽深度的外循环和在同一拉槽深度下关于拉槽轨迹进给的内循环；

单位轨迹的计算与圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、内循环变量、外循环变量和拉槽单次去除量有关；

步骤S3、在双通道八轴机上，考虑机床的结构尺寸参数以及刀具半径、长度等补偿，根据G代码加工程序完成拉槽加工；

所述步骤S2中，所述空间圆弧轨迹对应的G代码加工程序生成过程包括：

空间圆弧轨迹的初始轨迹的起点(x0 _s ,y0 _s ,z0 _s )、中间点(i _m ,j _m ,k _m )和终点(x1 _e ,y1 _e ,z1 _e )由如下公式 计算，其中，j为同一拉槽深度下内循环的循环变量，(x0,y0,z0)为圆弧起点，(i0,j0,k0)为圆弧中间点，(x1,y1,z1)为圆弧终点，d为拉槽方向单次进给量，圆弧起点(x0,y0,z0)和圆弧终点(x1,y1,z1)根据圆弧中间点、圆弧半径和圆弧角度求得；

根据如下公式计算空间圆弧轨迹的实际轨迹的起点(x0 _c ,y0 _c ,z0 _c )、中间点(i _c ,j _c ,k _c )和终点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )、以及空间圆弧轨迹的起点和终点所对应的双通道八轴机旋转轴A轴的偏转角度的标量弧度参数a，其中，i为拉槽深度外循环的循环变量，a ₁为左半边圆弧所对应的圆心角角度，a ₂为左半边圆弧所对应的圆心角，t为拉槽单次去除量；

根据空间圆弧轨迹的实际轨迹的起点(x0 _c ,y0 _c ,z0 _c )、中间点(i _c ,j _c ,k _c )、终点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )以及双通道八轴机旋转轴的偏转角度的标量弧度参数a输入空间圆弧轨迹对应的G代码以生成G代码加工程序；

所述步骤S2中，所述空间直线轨迹对应的G代码加工程序生成过程包括：

空间直线轨迹的初始轨迹的起点(x1 _s ,y1 _s ,z1 _s )、终点(x2 _s ,y2 _s ,z2 _s )以及每个单位空间直线轨迹对应的双通道八轴机的旋转轴A轴偏转角度的矢量弧度值a'由如下公式计算，其中，i为外循环的循环变量，(x0,y0,z0)为圆弧起点，(i0,j0,k0)为圆弧中间点，(x1,y1,z1)为圆弧终点，N为拉槽数量，r为圆弧半径，L为拉槽长度，r0为根据圆弧起点、圆弧中间点和圆弧终点坐标得到的未经拉槽的初始圆弧半径，b为根据圆弧的两半圆弧圆心角取平均值得到的该圆弧所对应的张角，圆弧起点(x0,y0,z0)和圆弧终点(x1,y1,z1)根据圆弧中间点、圆弧半径和圆弧角度求得；

根据如下公式计算空间直线轨迹的实际轨迹的起点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )和终点(x2 _c ,y2 _c ,z2 _c )，其中，i为外循环的循环变量；

根据空间直线轨迹的实际轨迹的起点(x1 _c ,y1 _c ,z1 _c )、终点(x2 _c ,y2 _c ,z2 _c )和每个空间直线轨迹对应的双通道八轴机的旋转轴A轴偏转角度的矢量弧度值a'空间直线轨迹对应的G代码以生成G代码加工程序；

所述步骤S2中，还包括边界处理：

拉槽深度的外循环的边界处理根据如下公式进行，T为拉槽去除总量，当T不能被t整除时，最后一次循环的拉槽去除量不再是t，而是T-(i-1)t；

同一拉槽深度下的内循环的边界处理根据如下公式进行。

2.根据权利要求1所述的一种基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法，其特征在于：根据如下公式求得圆弧起点(x0,y0,z0)和圆弧终点(x1,y1,z1)。

3.根据权利要求1所述的一种基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述外循环对应执行在每次循环过程中，拉槽深度增加拉槽单次去除量，直至拉槽深度达到拉槽去除总量，所述内循环对应执行在当前循环过程所对应的拉槽深度下，在每次循环过程中，通过拉槽长度和拉槽数量得到拉槽方向单次进给量，通过单次进给量进行加工，直至完成拉槽数量。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法，其特征在于：所述步骤S2中，沿X轴方向往复拉槽时，相邻两个单位轨迹之间设置有沿Y轴方向直接进给的轨迹；沿X轴方向单向拉槽时，相邻两个单位轨迹之间设有退刀、定位、进刀轨迹；沿Y轴方向往复拉槽时，相邻两个单位轨迹之间设有沿圆弧方向直接进给的轨迹；沿Y轴方向单向拉槽时，相邻单位轨迹之间设有退刀、定位、进刀轨迹。

5.基于权利要求1-4任一所述的基于双通道八轴机的圆弧板石材拉槽加工方法的加工装置，其特征在于：包括：

输入模块：包括在数控系统中设计的圆弧板拉槽加工界面，通过该界面设置拉槽加工参数，加工参数包括拉槽方式、拉槽方向、圆弧板所对应的圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、拉槽去除总量、拉槽单次去除量，其中，圆弧为圆弧板石材轮廓；

G代码加工程序生成模块：根据拉槽方式和拉槽方向，确定拉槽加工轨迹并生成G代码加工程序，其中，拉槽加工轨迹包括：

沿圆弧中心点坐标的X轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针和逆时针交替的单位轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

沿圆弧中心点坐标的X轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列圆心沿Y轴方向进给分布的顺时针单向加工的单位轨迹，单位轨迹为空间圆弧轨迹；

沿圆弧中心点坐标的Y轴方向往复拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向和负方向交替加工的单位轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

沿圆弧中心点坐标的Y轴方向单向拉槽，加工轨迹为一系列沿圆弧方向进给分布的Y轴正方向单向加工的单位轨迹，单位轨迹为空间直线轨迹；

加工轨迹由循环体得到，循环体为关于拉槽深度的外循环和在同一拉槽深度下关于拉槽轨迹进给的内循环；

单位轨迹的计算与圆弧中间点、圆弧半径、圆弧角度、拉槽长度、拉槽数量、内循环变量、外循环变量和拉槽单次去除量有关；

加工模块：考虑双通道八轴机的结构尺寸参数以及刀具半径、长度补偿，根据G代码加工程序，利用双通道八轴机完成拉槽加工。