CN1928755A - 球形和圆柱形表面数控加工控制方法 - Google Patents

球形和圆柱形表面数控加工控制方法 Download PDF

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Abstract

球形和圆柱形表面数控加工控制方法：涉及球形和圆柱形表面加工用参数化的数控加工控制方法，采用等残余余量加工，实现最短加工路径；解决传统数控加工控制方法程序设计十分繁琐，极易出错，影响加工效率，表面质量不高的不足；本方法步骤为：(1)输入数据；(2)建立零件、刀具表面数学模型；(3)计算角度增量插补值、角度插补极限值、刀位值；(4)判断角度插补值与角度插补极限值的大小；(5)计算数控加工参数；(6)控制一层加工；(7)角度插补值再加一个角度增量返回步骤4；(8)加工控制结束；其优点是用角度插补形式实现等残余余量加工，缩短加工路径，提高加工效率和提高表面质量，本方法的程序简化了，减少出错机率，又提高加工效率。

Description

球形和圆柱形表面数控加工控制方法
技术领域：本发明涉及机械加工的加工方法，尤其是涉及球形和圆柱形表面参数化数控加工控制方法。
背景技术：传统球形和圆柱形表面的数控加工程序主要是应用目前市场上的CAM软件，(如pro-E、UG、CATIA、solidwork等)来实现的，而这些CAM软件基本上是基于通用的，非智能化的NC程序设计软件，因而，应用这些软件所生成的NC程序只能实现等距行切或环切加工控制，这样的加工控制就必然会使被加工零件表面产生不均匀的残余余量，表面数控加工质量差；应用这些软件进行数控加工程序设计，程序段多，程序设计十分繁琐，极易为错，数控加工程序设计效率低；由于程序段多和残余余量不均匀，使数控加工路径浪费，造成加工路径长的现状，数控加工的效率低的不足。
发明内容：本发明的目的是提供一种能实现圆形和圆柱形表面等残余余量加工和最短切削路径的参数化控制，从而达到了提高球形和圆柱形表面数控加工质量和效率以及数控加工控制方便而稳定的球形和圆柱形表面数控加工控制方法；本发明的目的是由下述的方法实现的：
(1)输入被加工零件球面半径和圆柱面半径R、圆柱面长度L，刀具的直径d、转接半径r、长度l，角度插补参数初始值α0、残余余量高度h以及加工余量t；
(2)建立被加工零件表面和刀具表面的加工数学模型；
(3)计算满足加工精度的角度增量插补值Δα、角度插补参数极限值αe以及加工起点刀位位置的X、Y、Z坐标值；
(4)判断角度插补值是否大于角度插补参数极限值；如果判断结果为是，则被加工零件表面的数控加工控制结束，即进入步骤(8)；
(5)如果步骤(4)中的判断结果为否，则进行被加工零件表面一层的数控加工参数计算；
(6)进行被加工零件表面的数控加工控制；
(7)角度插补参数α，再加上一个角度增量插补值Δα，返回步骤(4)进行判断；
(8)加工控制结束。
本发明创造的优点：由于本发明采用参数化数控加工控制方法，对球形和圆柱形表面加工实现了从传统的数控加工控制方法的等距行切或环切加工到参数化数控加工控制方法的等残余余量加工，等残余余量加工比传统等距行切或环切加工表面光滑，质量高；传统数控加工控制方法的程序复杂，造成程序长，程序设计十分地繁琐，极易出错，因此会造成反复试切，浪费数控机床的工作时间；而参数化数控加工控制方法的程序段相对减少，出错的几率降低，因此程序设计效率高，也减少试切时间；参数化数控加工控制方法较传统的数控加工控制方法多余的路径减少，因此，实现了最短的切削路径；所以，粗加工效率可以提高约1倍，精加工效率可以提高2-3倍。
附图说明：
图1是本方法加工球形和圆柱形凹形表面及刀具插补参数示意图；
图2是本方法加工球形和圆柱形凸形表面及刀具插补参数示意图；
图3是用球头立铣刀进行等残余余量加工凹形表面方法示意图；
图4是用球头立铣刀进行等残余余量加工凸形表面方法示意图；
图5是实施例的被加工零件结构主视图；
图6是图5的俯视图；
图7是球形和圆柱形表面数控加工控制方法控制流程图。
具体实施方式：球形和圆柱形表面数控加工控制方法：是应用参数化数控加工程序实现了球形和圆柱形表面等残余余量、最短切削路径的数控加工，其加工控制步骤：
1、输入被加工零件球面半径和圆柱面半径R、圆柱面长度L；刀具的直径d、转接半径r、长度l，角度插补参数初始值α0、残余余量高度h以及加工余量t，以图5、6为例，被加工零件球面半径R＝172.9mm，圆柱面长度L＝308mm，以图1、2、3、4所示刀具的直径d＝32mm，转接半径r＝16mm，长度l＝210mm，角度插补参数的初始值α0＝0°，被加工表面残余余量高度h＝0.01mm，加工余量t＝2mm；
2、根据步骤1所输入的被加工零件球面半径R＝172.9mm，圆柱面长度L＝308mm，自动建立被加工零件表面加工数学模型，包括球的中心位置及圆柱面中心位置；根据步骤1所输入的刀具直径d＝32mm，转接半径r＝16mm，长度l＝210mm，自动建立刀具表面加工数学模型，包括刀具端部中心的坐标；根据步骤1所输入的角度插补初始值α0＝0°，被加工表面残余余量高度h＝0.01mm，加工余量t＝2mm自动建立等残余余量加工控制的数学模型；
3、根据步骤2所建立的数学模型计算出满足加工等残余余量高度h＝0.01mm要求的角度增量插补值Δα＝0.39°、角度插补参数极限值αe＝90°以及加工起点刀位坐标值X＝-163.2mm、Y＝0、Z＝0；
4、根据步骤3计算出的角度增量插补值Δα＝0.39°、角度插补参数初始值α0＝0°进行角度插补值是否大于角度插补极限值αe＝90°；如果判断结果为是，即角度插补值大于角度插补极限值，则被加工零件表面的数控加工控制结束，即进入步骤(8)；
5、如果步骤4判断结果为否，即角度插补值不大于角度插补极限值，则进行被加工零件表面-层的数控加工参数计算；即计算出加工一层表面的数控加工所需的刀具位置坐标值X、Y、Z以及圆弧插补半径；
6、根据步骤5计算出的参数进行被加工零件表面的数控加工控制；即根据刀具位置坐标值X、Y、Z以及圆弧插补半径进行一层的加工；
7、根据步骤6加工一层结束后，角度插补参数α再加上一个角度增量插补值Δα＝0.39°，即α＝α+Δα，此时的角度插补值是累积值，将增加角度增量插补值的角度参数α返回步骤4进行判断。若判断结果为是，即角度插补值大于角度插补极限值，说明加工已结束，则被加工零件表面的数控加工控制结束，刀具恢复初始坐标位置，待加工下一个零件；若判断结果为否，即角度插补值不大于角度插补极限值，则进行进入步骤5、6完成下一层加工，进入步骤7，再返回步骤4，直至整个零件加工完成；
(8)加工控制结束。
该参数化球形和圆柱形表面数控加工控制方法，采用角度插补方式实现等残余余量的加工，改变传统的等距行切或环切所产生不均匀残余余量的加工方法，从而提高了被加工表面质量；其程序设计较用市场上的CAM软件，如pro-E、UG、CATIA、solidwork等设计的传统球形和圆柱形表面数控加工控制程序要容易，出错的几率低，每加工完一层，重新计算出刀具位置，因此程序段大大减少；提高程序的运行效率。

Claims (1)

1、球形和圆柱形表面数控加工控制方法：应用参数化数控加工程序实现了球形和圆柱形表面等残余余量，最短切削路径的数控加工，其加工控制步骤：
(1)输入被加工零件球面半径和圆柱面半径R、圆柱面长度L，刀具的直径d、转接半径r、长度l，角度插补参数初始值α0、残余余量高度h以及加工余量t；
(2)建立被加工零件表面和刀具表面的加工数学模型；
(3)计算满足加工精度的角度增量插补值Δα、角度插补参数极限值αe以及加工起点刀位位置的X、Y、Z坐标值；
(4)判断角度插补值是否大于角度插补参数极限值；如果判断结果为是，则被加工零件表面的数控加工控制结束，即进入步骤(8)；
(5)如果步骤(4)中的判断结果为否，则进行被加工零件表面一层的数控加工参数计算；
(6)进行被加工零件表面的数控加工控制；
(7)角度插补参数α，再加上一个角度增量插补值Δα，返回步骤(4)进行判断；
(8)加工控制结束。
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