CN117787012A - 基于nx建模模块里的摆角机床加工极限检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法,先在NX软件中对摆角机床和模具进行建模,在模具上选择一个代加工面作为矢量,在待加工面上指定任意一点为目标点,将矢量通过GetTaggedObjectVector(“SelectedObjects”)获取一个类名为TaggedObject的数组,然后将这个数组中的第一个元素转换为Direction类型,Direction类型包含了矢量的三个分量,将三个分量转换到用户坐标系下,再通过自定义函数将其转换为C、B两轴对应转动的角度PR,导入摆角机床即刀具,将两者装配并记录刀尖位置点,将C、B两轴通过TransformObjects转动至PR,再通过TransformObjects将完成空间姿态的摆角机床转换到用户坐标系下,最后通过点对点操作将机床刀具平移至目标点,并观察当刀具位于该点时,机床和被检测物之间是否出现干涉现象。
Description
技术领域
本发明涉及模具加工技术领域,具体涉及一种基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法。
背景技术
NX是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统,其功能强大,可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构,随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长,NX在PC上的应用取得了迅猛的增长,已经成为模具行业三维设计的一个主流应用软件。
很多模具在机加工过程中,刀具除了涉及X、Y、Z三轴方向线性移动之外,还会涉及摆角运动。例如:加工模具斜面上的孔位时(摆角孔),一般会使用到的3+2机床,此类机床的B轴、C轴会携带刀具在空间内偏摆。在现有技术中,针对于需要进行摆角孔加工的模具设计,虽然NX软件本身自带加工模块,通过NC编程也可以达到机床模拟的效果,但是步骤繁琐,对于非CAM人员实际运用难度大,一般不采用此方法。除此以外,由于设计人员对机加工经验不足或大意,对一些侧冲或侧翻类模具,很容易忽略了摆角孔加工的可行性,从而造成实际加工过程中一些摆角类加工特征严重干涉,无法顺利完成。等到加工过程中发现问题,再进行反模,重新修改设计图纸和重新加工,不仅费时费力,而且还使得加工成本大大提高。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法,旨在模具的设计阶段,通过本发明来提前确定模具加工的可行性,确保不发生刀具干涉。
为实现上述目的,本发明技术方案如下:
一种基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:在NX软件中进行摆角机床的建模;
步骤二:在NX软件中进行待加工模具的建模;
步骤三:指定步骤二中代加工模具的一个待加工面作为矢量,指定步骤二中代加工模具的待加工面上任意一点作为目标点;
步骤四:将步骤三指定的矢量通过GetTaggedObjectVector(“SelectedObjects”)获取到一个类名为TaggedObject的数组,然后将该数组中的第一个元素转换为Direction类型,Direction类型包含矢量的三个分量,分别为I、J和K;
步骤五:所述步骤四获取的的I、J、K三个分量值是基于NX软件绝对坐标系的,将I、J、K三个分量值转换到用户坐标系(WCS)下;
步骤六:使用自定义函数将已转换成用户坐标系的三个分量转换为PR,P为方位角,即C轴旋转的角度CaxisAngle,R为倾斜角,即B轴旋转的角度BaxisAngle;
步骤七:将步骤一建立的摆角机床的Z轴、C轴、B轴以及待加工使用的刀具分别导入系统;
步骤八:根据所选刀具长度,Z向平移各轴,完成刀具装夹;
步骤九:在刀尖位置创建一个点(X0,Y0,Z0)并记录;
步骤十:使用TransformObjects函数将B轴与刀具及刀尖位置创建的点绕B轴的旋转轴线旋转BaxisAngle;
步骤十一:使用TransformObjects函数将C轴、B轴连同刀具及刀尖的点绕C轴旋转轴线旋转CaxisAngle;
步骤十二:此时机床处于绝对坐标系,所述待加工模具处于用户坐标系,进行TransformObjects操作,将机床、刀具以及刀尖点转换到用户坐标系下;
步骤十三:使用点到点功能将机床刀具平移到目标点,并观察当刀具位于该点时,机床和被检测物之间是否出现干涉现象。
采用上述方法,实现了在模具设计阶段,通过整个程序的运行转换,可以观察待加工模具任一点加工的可行性,便于及时修改模具参数,减少加工成本。
作为优选:在所述步骤一中,所述摆角机床包括X轴、Y轴、Z轴、B轴和C轴,其中,X轴、Y轴和Z轴用以实现刀具沿X方向、Y方向和Z方向移动;C轴安装在Z轴上,绕着Z轴旋转,用于确定加工时的方位角度;B轴安装在C轴上,绕着Y轴旋转,用于确定加工时的倾斜角度;B轴上固定安装有主轴,用于夹持刀具并提供旋转力;主轴上安装有刀具,用于切削材料。采用上述结构,实现了摆角机床可以对模具的斜面进行加工。
作为优选:在进行检测时,不考虑X轴和Y轴,主轴和B轴合并到一起进行考虑,Z轴、C轴和B轴作为固定部件,默认输入,刀具则根据不同的加工场景进行选择。采用上述方法,简化了检测步骤。
作为优选:在所述步骤七中,可直接在NX软件中的刀具库中调取待使用的刀具。采用上述方法,省去了对刀具的建模。
作为优选:所述步骤四中通过指定矢量来获取I、J、K三个分量的代码如下:
PropertyList properList=this.vector0.GetProperties();
TaggedObject[]selVector=properList.GetTaggedObjectVector
("SelectedObjects");
Direction dir=(Direction)selVector[0]。
采用上述方法,可以将确定的矢量转换为I、J、K三个分量值。
作为优选:所述步骤五中将三个分量值转换为用户坐标系的代码如下:
double abs_i,abs_j,abs_k,wcs_i,wcs_j,wcs_k;
abs_i=dir.Vector.X;
abs_j=dir.Vector.Y;
abs_k=dir.Vector.Z;
wcs_i=WCS_Element[0]*abs_i+WCS_Element[1]*abs_j+WCS_Element[2]*abs_k;
wcs_j=WCS_Element[3]*abs_i+WCS_Element[4]*abs_j+WCS_Element[5]*abs_k;
wcs_k=WCS_Element[6]*abs_i+WCS_Element[7]*abs_j+WCS_Element[8]*abs_k。
采用上述方法,可以将三个分量值转换到用户坐标系下。
作为优选:所述步骤六中使用自定义函数将以转换为用户坐标系的三个分量值转换为PR的代码如下:
double P=0;
double R=0;
GetPR(wcs_i,wcs_j,wcs_k,ref P,ref R);
BaxisAngle=R;
CaxisAngle=P。
采用上述方法,实现了将三个已经转换为用户坐标系的分量值转换为B轴和C轴所需要旋转的角度。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
采用本发明提供的基于NX软件的摆角机床加工极限检测方法,在待加工模具设计阶段,直接通过本发明模拟摆角机床加工时的状态,可直观地判断刀具位于目标点时,是否存在干涉情况,从而提前判断模具加工的可行性,避免后续返工和重新修改模具,大大减少了模具开发设计的加工成本。
附图说明
图1展示的是在NX软件中定义的摆角加工极限检查好的UI设计界面。
图2为导入摆角机床后的初始状态结构图(仅展示需考虑的Z轴、C轴和B轴)。
图3为摆角机床装配刀具后的初始状态结构图。
图4为摆角机床的B轴转至BaxisAngle的结构示意图。
图5为摆角机床的C轴转至CaxisAngle的结构示意图。
图6为摆角机床刀具移动至目标点的参考示意图。
图7为摆角机床加工出现刀具干涉时的参考示意图。
图中,1、Z轴;2、C轴;3、B轴;4、刀具;5、模具;6、待加工孔。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
本实施例以3+2摆角机床为例进行加工检测说明。3+2摆角机床所用轴主要包括X轴、Y轴、Z轴1、B轴3和C轴2,X轴一般为横梁,其固定在地基上,并且通过床台的左右运动实现X的运动。Y轴悬挂在横梁上并以横梁作为导轨,沿着床台的短方向移动;Z轴1垂直于床台平面,通过Y轴的升降升降运动实现上下移动;C轴2安装在Z轴1正下方,并且绕着Z轴1选择,C轴2可用于确定加工时的方位角度;B轴3安装在C轴2上,并且绕着Y轴旋转,B轴3可用于确定加工时的倾角角度;摆角机床除了具备以上五轴以外,还具有安装在B轴3上并且跟随B轴3运动的主轴,以及装夹在主轴上的刀具4,主轴用于夹持刀具4并提供旋转力,刀具4则用来切削材料。
在本实施例的摆角机床加工极限检测中,可以忽略X轴和Y轴的影响,主轴和B轴3可以合并在一起进行考虑,所以在本发明的摆角机床加工极限检测中,只需要考虑Z轴1、C轴2、B轴3和刀具4。
如图7所示,本实施例的目的在于检测图中待加工孔6的加工可行性,图中,待加工孔6位于模具5的斜面上,刀具4在移动至待加工孔6的位置时,各轴与模具5之间存在严重的干涉,导致待加工孔6无法被进行加工,此时已经是加工阶段了,图纸修改也困难,还耗费时间。所以需要通过本发明在设计阶段就能发现这个问题,然后进行及时修改。
一种基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法,包括以下步骤:
步骤一:在NX软件中进行摆角机床的建模;在本实施例中,摆角机床包括X轴、Y轴、Z轴1、B轴3和C轴2,其中,X轴、Y轴和Z轴1用以实现刀具沿X方向、Y方向和Z方向移动;C轴2安装在Z轴1上,绕着Z轴1旋转,用于确定加工时的方位角度;B轴3安装在C轴2上,绕着Y轴旋转,用于确定加工时的倾斜角度;B轴3上固定安装有主轴,用于夹持刀具4并提供旋转力;主轴上安装有刀具4,用于切削材料;在本实施例中进行检测时,不考虑X轴和Y轴,主轴和B轴3合并到一起进行考虑,Z轴1、C轴2和B轴3作为固定部件,默认输入,刀具4则根据不同的加工场景进行选择;
步骤二:在NX软件中进行待加工模具的建模;
步骤三:本实施例通过在NX软件中个性化自定义,能够自动生成如图1所示的UI界面,我们需在UI界面输入一个指定点和指定矢量,本发明的指定矢量指的是步骤二中待加工模具的一个待加工面,指定点指的是这个待加工面上我们需要检测的是否具有加工可行性的目标点;
步骤四:当指定矢量后,本发明会通过GetTaggedObjectVector("SelectedObjects")获取到一个类名为TaggedObject的数组,然后将这个数组的第一个元素转换为Direction类型,Direction类型包含了矢量的三个分量,分别为I、J和K,具体代码如下:
PropertyList properList=this.vector0.GetProperties();
TaggedObject[]selVector=properList.GetTaggedObjectVector
("SelectedObjects");
Direction dir=(Direction)selVector[0];
步骤五:步骤四获取的三个分量在NX软件中是基于绝对坐标系的,在机加工过程一般运用用户坐标系(WCS),所有需要将步骤四的三个分量值转换到用户坐标系下,具体代码如下:
double abs_i,abs_j,abs_k,wcs_i,wcs_j,wcs_k;
abs_i=dir.Vector.X;
abs_j=dir.Vector.Y;
abs_k=dir.Vector.Z;
wcs_i=WCS_Element[0]*abs_i+WCS_Element[1]*abs_j+WCS_Element[2]*abs_k;
wcs_j=WCS_Element[3]*abs_i+WCS_Element[4]*abs_j+WCS_Element[5]*abs_k;
wcs_k=WCS_Element[6]*abs_i+WCS_Element[7]*abs_j+WCS_Element[8]*abs_k;
步骤六:将步骤五中已转换到用户坐标系的三个分量值通过自定义函数转换为PR,其中,P为方位角,即C轴2需旋转的角度CaxisAngle,R为倾斜角,即B轴3需旋转的角度BaxisAngle,具体代码如下:
double P=0;
double R=0;
GetPR(wcs_i,wcs_j,wcs_k,ref P,ref R);
BaxisAngle=R;
CaxisAngle=P;
步骤七:如图2所示,获取到B轴3和C轴2所需要的旋转角度后,在本发明系统中导入步骤一的摆角机床以及加工模具所需要的刀具4,在摆角机床加工极限检测中可以忽略X轴和Y轴的影响,所有仅需导入Z轴1、C轴2和B轴3即可,初始状态下,刀具4的刀尖位于绝对坐标原点,B轴3旋转轴线与C轴2旋转轴线的交点也位于绝对坐标原点;
步骤八:如图3所示,根据刀具4的长度Z向平移各轴,完成刀具4的装夹;
步骤九:在刀尖位置创建一个点(X0,Y0,Z0)并记录下来,这个点会随着刀具4和机床的移动而移动;
步骤十:如图4所示,使用TransformObjects函数将B轴3与刀具4及刀尖位置创建的点绕B轴3的旋转轴线旋转BaxisAngle,BaxisAngle为步骤六所转换来的倾斜角;
步骤十一:如图5所示,使用TransformObjects函数将C轴2、B轴3连同刀具4及刀尖的点绕C轴2旋转轴线旋转CaxisAngle,CaxisAngle为步骤六所转换来的方位角;
步骤十二:完成机床的空间姿态后,此时机床处于绝对坐标系,而被检测物(即待加工模具)处于用户坐标系下,需要进行一次TransformObjects操作,将机床、刀具4以及刀尖点转换到用户坐标系下,这样可以保证机床和待加工模具处于相同坐标系,便于坐标转换和定位;
步骤十三:如图6所示,使用点对点功能将刀具4平移至目标点,观察机床和待加工模具之间是否出现干涉现象。
通过本发明,设计人员在待加工模具设计阶段就可观察待加工模具加工的可行性,有效避免了模具加工过程中出现无法加工进行返工的现象,大大减少了加工成本。
最后需要说明的是,上述描述仅仅为本发明的优选实施例,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下,可以做出多种类似的表示,这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:在NX软件中进行摆角机床的建模;
步骤二:在NX软件中进行待加工模具的建模;
步骤三:指定步骤二中代加工模具的一个待加工面作为矢量,指定步骤二中代加工模具的待加工面上任意一点作为目标点;
步骤四:将步骤三指定的矢量通过GetTaggedObjectVector(“SelectedObjects”)获取到一个类名为TaggedObject的数组,然后将该数组中的第一个元素转换为Direction类型,Direction类型包含矢量的三个分量,分别为I、J和K;
步骤五:所述步骤四获取的的I、J、K三个分量值是基于NX软件绝对坐标系的,将I、J、K三个分量值转换到用户坐标系(WCS)下;
步骤六:使用自定义函数将已转换成用户坐标系的三个分量转换为PR,P为方位角,即C轴旋转的角度CaxisAngle,R为倾斜角,即B轴旋转的角度BaxisAngle;
步骤七:将步骤一建立的摆角机床的Z轴、C轴、B轴以及待加工使用的刀具分别导入系统;
步骤八:根据所选刀具长度,Z向平移各轴,完成刀具装夹;
步骤九:在刀尖位置创建一个点(X0,Y0,Z0)并记录;
步骤十:使用TransformObjects函数将B轴与刀具及刀尖位置创建的点绕B轴的旋转轴线旋转BaxisAngle;
步骤十一:使用TransformObjects函数将C轴、B轴连同刀具及刀尖的点绕C轴旋转轴线旋转CaxisAngle;
步骤十二:此时机床处于绝对坐标系,所述待加工模具处于用户坐标系,进行TransformObjects操作,将机床、刀具以及刀尖点转换到用户坐标系下;
步骤十三:使用点到点功能将机床刀具平移到目标点,并观察当刀具位于该点时,机床和被检测物之间是否出现干涉现象。
2.根据权利要求1所述的基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法,其特征在于:在所述步骤一中,所述摆角机床包括X轴、Y轴、Z轴、B轴和C轴,其中,X轴、Y轴和Z轴用以实现刀具沿X方向、Y方向和Z方向移动;C轴安装在Z轴上,绕着Z轴旋转,用于确定加工时的方位角度;B轴安装在C轴上,绕着Y轴旋转,用于确定加工时的倾斜角度;B轴上固定安装有主轴,用于夹持刀具并提供旋转力;主轴上安装有刀具,用于切削材料。
3.根据权利要求2所述的基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法,其特征在于:在进行检测时,不考虑X轴和Y轴,主轴和B轴合并到一起进行考虑,Z轴、C轴和B轴作为固定部件,默认输入,刀具则根据不同的加工场景进行选择。
4.根据权利要求1所述的基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法,其特征在于:在所述步骤七中,可直接在NX软件中的刀具库中调取待使用的刀具。
5.根据权利要求1所述的基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法,其特征在于:所述步骤四中通过指定矢量来获取I、J、K三个分量的代码如下:
PropertyList properList=this.vector0.GetProperties();
TaggedObject[]selVector=properList.GetTaggedObjectVector
("SelectedObjects");
Direction dir=(Direction)selVector[0]。
6.根据权利要求1所述的基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法,其特征在于:所述步骤五中将三个分量值转换为用户坐标系的代码如下:
double abs_i,abs_j,abs_k,wcs_i,wcs_j,wcs_k;
abs_i=dir.Vector.X;
abs_j=dir.Vector.Y;
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wcs_k=WCS_Element[6]*abs_i+WCS_Element[7]*abs_j+WCS_Element[8]*abs_k。
7.根据权利要求1所述的基于NX建模模块里的摆角机床加工极限检测方法,其特征在于:所述步骤六中使用自定义函数将以转换为用户坐标系的三个分量转换为PR的代码如下:
double P=0;
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