專利名稱：球形和圓柱形表面數(shù)控加工控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械加工的加工方法，尤其是涉及球形和圓柱形表面參數(shù)化數(shù)控加工控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)球形和圓柱形表面的數(shù)控加工程序主要是應(yīng)用目前市場(chǎng)上的CAM軟件，(如pro-E、UG、CATIA、solidwork等)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而這些CAM軟件基本上是基于通用的，非智能化的NC程序設(shè)計(jì)軟件，因而，應(yīng)用這些軟件所生成的NC程序只能實(shí)現(xiàn)等距行切或環(huán)切加工控制，這樣的加工控制就必然會(huì)使被加工零件表面產(chǎn)生不均勻的殘余余量，表面數(shù)控加工質(zhì)量差；應(yīng)用這些軟件進(jìn)行數(shù)控加工程序設(shè)計(jì)，程序段多，程序設(shè)計(jì)十分繁瑣，極易為錯(cuò)，數(shù)控加工程序設(shè)計(jì)效率低；由于程序段多和殘余余量不均勻，使數(shù)控加工路徑浪費(fèi)，造成加工路徑長(zhǎng)的現(xiàn)狀，數(shù)控加工的效率低的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能實(shí)現(xiàn)圓形和圓柱形表面等殘余余量加工和最短切削路徑的參數(shù)化控制，從而達(dá)到了提高球形和圓柱形表面數(shù)控加工質(zhì)量和效率以及數(shù)控加工控制方便而穩(wěn)定的球形和圓柱形表面數(shù)控加工控制方法；本發(fā)明的目的是由下述的方法實(shí)現(xiàn)的(1)輸入被加工零件球面半徑和圓柱面半徑R、圓柱面長(zhǎng)度L，刀具的直徑d、轉(zhuǎn)接半徑r、長(zhǎng)度l，角度插補(bǔ)參數(shù)初始值α0、殘余余量高度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數(shù)學(xué)模型；(3)計(jì)算滿足加工精度的角度增量插補(bǔ)值Δα、角度插補(bǔ)參數(shù)極限值αe以及加工起點(diǎn)刀位位置的X、Y、Z坐標(biāo)值；(4)判斷角度插補(bǔ)值是否大于角度插補(bǔ)參數(shù)極限值；如果判斷結(jié)果為是，則被加工零件表面的數(shù)控加工控制結(jié)束，即進(jìn)入步驟(8)；(5)如果步驟(4)中的判斷結(jié)果為否，則進(jìn)行被加工零件表面一層的數(shù)控加工參數(shù)計(jì)算；(6)進(jìn)行被加工零件表面的數(shù)控加工控制；(7)角度插補(bǔ)參數(shù)α，再加上一個(gè)角度增量插補(bǔ)值Δα，返回步驟(4)進(jìn)行判斷；(8)加工控制結(jié)束。
本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)由于本發(fā)明采用參數(shù)化數(shù)控加工控制方法，對(duì)球形和圓柱形表面加工實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)的數(shù)控加工控制方法的等距行切或環(huán)切加工到參數(shù)化數(shù)控加工控制方法的等殘余余量加工，等殘余余量加工比傳統(tǒng)等距行切或環(huán)切加工表面光滑，質(zhì)量高；傳統(tǒng)數(shù)控加工控制方法的程序復(fù)雜，造成程序長(zhǎng)，程序設(shè)計(jì)十分地繁瑣，極易出錯(cuò)，因此會(huì)造成反復(fù)試切，浪費(fèi)數(shù)控機(jī)床的工作時(shí)間；而參數(shù)化數(shù)控加工控制方法的程序段相對(duì)減少，出錯(cuò)的幾率降低，因此程序設(shè)計(jì)效率高，也減少試切時(shí)間；參數(shù)化數(shù)控加工控制方法較傳統(tǒng)的數(shù)控加工控制方法多余的路徑減少，因此，實(shí)現(xiàn)了最短的切削路徑；所以，粗加工效率可以提高約1倍，精加工效率可以提高2-3倍。


圖1是本方法加工球形和圓柱形凹形表面及刀具插補(bǔ)參數(shù)示意圖；圖2是本方法加工球形和圓柱形凸形表面及刀具插補(bǔ)參數(shù)示意圖；圖3是用球頭立銑刀進(jìn)行等殘余余量加工凹形表面方法示意圖；
圖4是用球頭立銑刀進(jìn)行等殘余余量加工凸形表面方法示意圖；圖5是實(shí)施例的被加工零件結(jié)構(gòu)主視圖；圖6是圖5的俯視圖；圖7是球形和圓柱形表面數(shù)控加工控制方法控制流程圖。
具體實(shí)施例方式球形和圓柱形表面數(shù)控加工控制方法是應(yīng)用參數(shù)化數(shù)控加工程序?qū)崿F(xiàn)了球形和圓柱形表面等殘余余量、最短切削路徑的數(shù)控加工，其加工控制步驟1、輸入被加工零件球面半徑和圓柱面半徑R、圓柱面長(zhǎng)度L；刀具的直徑d、轉(zhuǎn)接半徑r、長(zhǎng)度l，角度插補(bǔ)參數(shù)初始值α0、殘余余量高度h以及加工余量t，以圖5、6為例，被加工零件球面半徑R＝172.9mm，圓柱面長(zhǎng)度L＝308mm，以圖1、2、3、4所示刀具的直徑d＝32mm，轉(zhuǎn)接半徑r＝16mm，長(zhǎng)度l＝210mm，角度插補(bǔ)參數(shù)的初始值α0＝0°，被加工表面殘余余量高度h＝0.01mm，加工余量t＝2mm；2、根據(jù)步驟1所輸入的被加工零件球面半徑R＝172.9mm，圓柱面長(zhǎng)度L＝308mm，自動(dòng)建立被加工零件表面加工數(shù)學(xué)模型，包括球的中心位置及圓柱面中心位置；根據(jù)步驟1所輸入的刀具直徑d＝32mm，轉(zhuǎn)接半徑r＝16mm，長(zhǎng)度l＝210mm，自動(dòng)建立刀具表面加工數(shù)學(xué)模型，包括刀具端部中心的坐標(biāo)；根據(jù)步驟1所輸入的角度插補(bǔ)初始值α0＝0°，被加工表面殘余余量高度h＝0.01mm，加工余量t＝2mm自動(dòng)建立等殘余余量加工控制的數(shù)學(xué)模型；3、根據(jù)步驟2所建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出滿足加工等殘余余量高度h＝0.01mm要求的角度增量插補(bǔ)值Δα＝0.39°、角度插補(bǔ)參數(shù)極限值αe＝90°以及加工起點(diǎn)刀位坐標(biāo)值X＝-163.2mm、Y＝0、Z＝0；
4、根據(jù)步驟3計(jì)算出的角度增量插補(bǔ)值Δα＝0.39°、角度插補(bǔ)參數(shù)初始值α0＝0°進(jìn)行角度插補(bǔ)值是否大于角度插補(bǔ)極限值αe＝90°；如果判斷結(jié)果為是，即角度插補(bǔ)值大于角度插補(bǔ)極限值，則被加工零件表面的數(shù)控加工控制結(jié)束，即進(jìn)入步驟(8)；5、如果步驟4判斷結(jié)果為否，即角度插補(bǔ)值不大于角度插補(bǔ)極限值，則進(jìn)行被加工零件表面-層的數(shù)控加工參數(shù)計(jì)算；即計(jì)算出加工一層表面的數(shù)控加工所需的刀具位置坐標(biāo)值X、Y、Z以及圓弧插補(bǔ)半徑；6、根據(jù)步驟5計(jì)算出的參數(shù)進(jìn)行被加工零件表面的數(shù)控加工控制；即根據(jù)刀具位置坐標(biāo)值X、Y、Z以及圓弧插補(bǔ)半徑進(jìn)行一層的加工；7、根據(jù)步驟6加工一層結(jié)束后，角度插補(bǔ)參數(shù)α再加上一個(gè)角度增量插補(bǔ)值Δα＝0.39°，即α＝α+Δα，此時(shí)的角度插補(bǔ)值是累積值，將增加角度增量插補(bǔ)值的角度參數(shù)α返回步驟4進(jìn)行判斷。若判斷結(jié)果為是，即角度插補(bǔ)值大于角度插補(bǔ)極限值，說(shuō)明加工已結(jié)束，則被加工零件表面的數(shù)控加工控制結(jié)束，刀具恢復(fù)初始坐標(biāo)位置，待加工下一個(gè)零件；若判斷結(jié)果為否，即角度插補(bǔ)值不大于角度插補(bǔ)極限值，則進(jìn)行進(jìn)入步驟5、6完成下一層加工，進(jìn)入步驟7，再返回步驟4，直至整個(gè)零件加工完成；(8)加工控制結(jié)束。
該參數(shù)化球形和圓柱形表面數(shù)控加工控制方法，采用角度插補(bǔ)方式實(shí)現(xiàn)等殘余余量的加工，改變傳統(tǒng)的等距行切或環(huán)切所產(chǎn)生不均勻殘余余量的加工方法，從而提高了被加工表面質(zhì)量；其程序設(shè)計(jì)較用市場(chǎng)上的CAM軟件，如pro-E、UG、CATIA、solidwork等設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)球形和圓柱形表面數(shù)控加工控制程序要容易，出錯(cuò)的幾率低，每加工完一層，重新計(jì)算出刀具位置，因此程序段大大減少；提高程序的運(yùn)行效率。
權(quán)利要求
1.球形和圓柱形表面數(shù)控加工控制方法應(yīng)用參數(shù)化數(shù)控加工程序?qū)崿F(xiàn)了球形和圓柱形表面等殘余余量，最短切削路徑的數(shù)控加工，其加工控制步驟(1)輸入被加工零件球面半徑和圓柱面半徑R、圓柱面長(zhǎng)度L，刀具的直徑d、轉(zhuǎn)接半徑r、長(zhǎng)度l，角度插補(bǔ)參數(shù)初始值α0、殘余余量高度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數(shù)學(xué)模型；(3)計(jì)算滿足加工精度的角度增量插補(bǔ)值Δα、角度插補(bǔ)參數(shù)極限值αe以及加工起點(diǎn)刀位位置的X、Y、Z坐標(biāo)值；(4)判斷角度插補(bǔ)值是否大于角度插補(bǔ)參數(shù)極限值；如果判斷結(jié)果為是，則被加工零件表面的數(shù)控加工控制結(jié)束，即進(jìn)入步驟(8)；(5)如果步驟(4)中的判斷結(jié)果為否，則進(jìn)行被加工零件表面一層的數(shù)控加工參數(shù)計(jì)算；(6)進(jìn)行被加工零件表面的數(shù)控加工控制；(7)角度插補(bǔ)參數(shù)α，再加上一個(gè)角度增量插補(bǔ)值Δα，返回步驟(4)進(jìn)行判斷；(8)加工控制結(jié)束。
全文摘要
球形和圓柱形表面數(shù)控加工控制方法涉及球形和圓柱形表面加工用參數(shù)化的數(shù)控加工控制方法，采用等殘余余量加工，實(shí)現(xiàn)最短加工路徑；解決傳統(tǒng)數(shù)控加工控制方法程序設(shè)計(jì)十分繁瑣，極易出錯(cuò)，影響加工效率，表面質(zhì)量不高的不足；本方法步驟為(1)輸入數(shù)據(jù)；(2)建立零件、刀具表面數(shù)學(xué)模型；(3)計(jì)算角度增量插補(bǔ)值、角度插補(bǔ)極限值、刀位值；(4)判斷角度插補(bǔ)值與角度插補(bǔ)極限值的大小；(5)計(jì)算數(shù)控加工參數(shù)；(6)控制一層加工；(7)角度插補(bǔ)值再加一個(gè)角度增量返回步驟4；(8)加工控制結(jié)束；其優(yōu)點(diǎn)是用角度插補(bǔ)形式實(shí)現(xiàn)等殘余余量加工，縮短加工路徑，提高加工效率和提高表面質(zhì)量，本方法的程序簡(jiǎn)化了，減少出錯(cuò)機(jī)率，又提高加工效率。
文檔編號(hào)G05B19/18GK1928755SQ200610047900
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月27日
發(fā)明者唐臣升 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司