數控工具機編程輔助方法
2023-10-07 17:35:09 3
數控工具機編程輔助方法
【專利摘要】本發明公開了一種數控工具機編程輔助方法，涉及數控加工【技術領域】，包括：S1、根據待加工產品的結構通過AUTO?CAD軟體繪製準確的AUTO?CAD圖形；S2、根據加工所用刀片的各項尺寸通過所述AUTO?CAD軟體模擬出刀片圖形；S3、在所述AUTO?CAD軟體中將所述刀片圖形分別放置在所述步驟S1畫好的圖紙上的各關鍵點位置；如果所述加工面為圓弧面，需要確定圓弧半徑；S4、確定一個原點，測得各所述關鍵點相對於所述原點的坐標；S5、將測得的各所述關鍵點的坐標及加工圓弧面時所述刀片軌跡的半徑提供給數控工具機作為編程使用。本發明藉助AUTO?CAD軟體為數控工具機提供精準的刀塔運行軌跡，即簡化了數據編程的難度，又提高了複雜產品的合格率。
【專利說明】數控工具機編程輔助方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及數控加工【技術領域】，特別涉及一種數控工具機編程輔助方法。
【背景技術】
[0002]目前國內外數控工具機越來越多，各廠家在生產加工產品時，經常會遇到一種情況，即用數控工具機加工複雜形狀產品時，相關的數控程序編程所需要的程序數據難以計算，同時即使得到了所需數據，加工時也往往難以保證一次將所需的產品形狀尺寸準確的加工出來。雖然有些先進的數控工具機能夠完成程序數據的自我計算，但過程複雜，且受刀片、刀杆、設備的狀態及操作人員水平影響較大，大多數廠家和操作人員都難以對該種編程方法進行有效的使用。
[0003]數控工具機主要是通過數控程序來控制主軸轉動和刀塔的移動，通過刀塔沿數控工具機z、x軸移動與主軸轉動配合來完成複雜形狀產品的加工。其中刀塔在z、x軸坐標系內的精準移動軌跡是加工合格產品的關鍵。
[0004]數控工具機在編程時，除先將刀片進行坐標校準外，另需針對加工的產品，計算出多個關鍵點的坐標，以供編程時使用。數控工具機常見的加工形狀有端面平面、圓柱面(裡孔/外圓)、錐面(內錐面/外錐面)、圓弧面和圓球面等，若要加工出這些形狀，需要提供給數控工具機一些關鍵點的坐標以供編程使用，如端面平面、圓柱面需要提供加工時刀片的起始點和終點坐標；而加工錐面可採用提供起始點和終點坐標的方法，也可以採用極坐標的方法；對於加工圓弧面或圓球面則需要提供起始點、終點坐標以及圓弧半徑。只有提供了以上這些數據，才能通過相應的程序指令來完成加工，而這些點坐標的確定是需要通過大量複雜的計算才能得到。
[0005]同時以上這些編程所需的數據的確定，如果僅簡單的按圖紙尺寸進行計算，並將計算結果輸入程序，往往仍難以得到合格的產品，這主要是刀片加工切削麵尺寸產生的影響，而這在刀片單一方向移動加工時一般不會產生影響，但當刀片進行往復移動或複合方向移動加工時，刀片加工切削麵與工件的接觸點會不斷變化，這時刀片切削麵尺寸會對產品尺寸產生較大的影響，為此需要採用一種方法來消除這方面的影響。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種數控工具機編程輔助方法，此數控工具機編程輔助方法簡單易操作，通過本方法獲得的各關鍵點的坐標值輸入到數控工具機的程序後，力口工出的產品尺寸準確，合格率高。
[0007]為解決上述技術問題，本發明的技術方案是:
[0008]一種數控工具機編程輔助方法，包括以下步驟:S1、根據待加工產品的結構通過AUTOCAD軟體繪製準確的AUTO CAD圖形，所述AUTO CAD圖形的圖形比例為1:1 ;S2、根據加工所用刀片的各項尺寸通過所述AUTO CAD軟體以1:1的比例繪製出刀片圖形；S3、在所述AUTOCAD軟體中將繪製好的多個所述刀片圖形分別放置在所述步驟SI畫好的圖紙上的各關鍵點位置，在所述圖紙上所述刀片的切削麵與所述待加工產品的加工面相切，各所述關鍵點為加工不同加工面時所述刀片運行軌跡的起點和終點；其中如果所述加工面為圓弧面時，還需要確定所述刀片軌跡的半徑；S4、確定一個原點，利用所述AUTO CAD軟體中的點坐標測量命令測得各所述關鍵點相對於所述原點的坐標；S5、將測得的各所述關鍵點的坐標及加工圓弧面時所述刀片軌跡的半徑提供給數控工具機作為編程使用。
[0009]其中，所述刀片的各項尺寸包括所述刀片的刀尖半徑、刀尖夾角及所述刀片與所述數控工具機的主軸的夾角。
[0010]其中，所述步驟S3中加工圓弧面時所述刀片軌跡的半徑通過如下方法獲得:採用三點確定圓弧軌跡的方法畫出圓弧軌跡，所述圓弧軌跡為所述刀片加工所述圓弧面時的運行軌跡，然後通過所述AUTO CAD軟體中的半徑測量命令測得所述刀片軌跡的半徑。
[0011]其中，所述三點確定圓弧軌跡的方法包括以下步驟:a、確定所述圓弧軌跡的起點和終點，即在加工所述圓弧面時所述刀片運行軌跡的起點和終點山、在所述待加工產品的AUTO CAD圖形上對應所述圓弧面的圓弧上任取一輔助點，在所述輔助點與所述圓弧的圓心之間作一條輔助線；c、以所述輔助點為圓心，以所述刀尖半徑為半徑畫一個輔助圓；d、所述輔助圓與所述輔助線或所述輔助線的延長線之間會有一個交點，所述交點即為所述圓弧軌跡上的第三個點，通過在AUTO CAD中採用三點繪製圓弧的命令，根據所述起點和終點及所述交點繪製出的圓弧即為所述圓弧軌跡。
[0012]其中，所述原點為所述待加工產品的端面中心點。
[0013]其中，所述不同加工面包括端面平面、圓柱面、錐面、圓弧面和圓球面中的一種、兩種、多種或全部。
[0014]採用了上述技術方案後，本發明的有益效果是:
[0015]由於本發明數控工具機編程輔助方法是將待加工產品的圖形通過AUTO CAD軟體以1:1的比例繪製在電腦上，然後在AUTO CAD軟體中模擬出實際加工時用的刀片，並將模擬出的刀片放置在待加工產品CAD圖形的各關鍵點位置，通過AUTO CAD軟體的點坐標測量命令測得各關鍵點的坐標，並將各關鍵點的坐標提供給數控工具機編程使用。此方法通過將模擬刀片圖形的切削麵與待加工產品圖形的加工面進行相切的方式，可方便、快捷的獲得加工此產品時刀片運行軌跡的各關鍵點的準確位置，然後通過AUTO CAD軟體的點坐標測量命令得出各關鍵點的坐標，數控設備操作人員只需按照給出的關鍵點坐標值，通過一些簡單常用的命令即可完成程序的編制，且加工出的產品尺寸精確。可見本方法具有以下兩個優
佔-
^ \\\.[0016]一、在產品各部位的實際加工過程中，刀尖與產品的接觸點是不同的，本發明充分的考慮了刀尖在加工精密複雜形狀產品時對產品尺寸的影響，使得刀片關鍵點的坐標準確無誤，從而保證了加工出的產品尺寸精確。
[0017]二、利用AUTO CAD繪圖軟體，簡便、快捷並準確的確定關鍵點的坐標，大大節省了關鍵點坐標的計算過程。
[0018]綜上所述，本發明藉助AUTO CAD軟體簡便、快捷的確定關鍵點的坐標，並能夠為數控工具機提供精準的刀塔運行軌跡，即簡化了數控編程的難度，又提高了複雜產品的合格率。
【專利附圖】
【附圖說明】[0019]圖1是本發明數控工具機編程輔助方法實施例中的待加工產品的結構示意圖；
[0020]圖2是圖1的A-A線剖視圖；
[0021]圖3是圖2的B部放大圖；
[0022]圖4是本發明數控工具機編程輔助方法所用刀片刀尖部分的結構示意圖；
[0023]圖5是本發明數控工具機編程輔助方法加工過程中刀片運行軌跡中各關鍵點的分布圖；
[0024]圖6是圖5的C部放大圖；
[0025]圖7是本發明數控工具機編程輔助方法中三點確定圓弧的方法示意圖；
[0026]其中:30、第一圓柱面,31、第一圓弧面,32、第一圓錐面,33、第二圓弧面,34、第二圓錐面，35、第三圓弧面，36、第三圓錐面，37、第四圓錐面，38、第二圓柱面，50、第一關鍵點，51、第二關鍵點，52、第三關鍵點，53、第四關鍵點，54、第五關鍵點，55、第六關鍵點，56、第七關鍵點，57、第八關鍵點，58、第九關鍵點，59、第十關鍵點，70、輔助圓，72、輔助線，H、刀片運動軌跡，1、模擬刀片，M、坐標原點，O、圓心，P、輔助點，Q、交點。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例，進一步闡述本發明。
[0028]一種數控工具機編程輔助方法，包括以下步驟:
[0029]S1、根據待加工產品的結構通過AUTO CAD軟體繪製準確的AUTO CAD圖形，AUTOCAD圖形的圖形比例為1:1 ;
[0030]S2、根據加工所用刀片的刀尖半徑、刀尖夾角及刀片與數控工具機的主軸的夾角通過AUTO CAD軟體以1:1的比例繪製出刀片圖形；
[0031]S3、在AUTO CAD軟體中將繪製好的多個刀片圖形分別放置在步驟SI畫好的圖紙上的各關鍵點位置，在圖紙上刀片的切削麵與待加工產品的加工面相切，各關鍵點為加工不同加工面時刀片運行軌跡的起點和終點；其中如果加工面為圓弧面時，需要確定刀片軌跡的半徑；
[0032]S4、確定一個原點，利用AUTO CAD軟體中的點坐標測量命令測得各關鍵點相對於原點的坐標；
[0033]S5、將測得的各關鍵點的坐標及加工圓弧面時刀片軌跡的半徑提供給數控工具機作為編程使用。
[0034]下面結合具體實例對上述方法時行詳細的闡述:
[0035]圖1為一個待加工件的結構示意圖，圖2為此加工件的剖面結構示意圖，本實施方式以加工此件的內孔為例對本發明的構思進行詳細闡述。如果要加工出圖示產品形狀，則需要刀塔帶動刀片沿縱向和橫向進行移動並配合主軸旋轉來完成加工。而刀塔的運行軌跡由數控程序來控制，為此就需要在數控程序中將刀塔的準確運行軌跡予以確定。
[0036]圖1和圖2均為此加工件的1:1圖紙，為了看得更清楚，對圖2的B部進行了放大，如圖3所不,此放大部分內孔的加工面由第一圓柱面30、第一圓弧面31、第一圓錐面32、第二圓弧面33、第二圓錐面34、第三圓弧面35、第三圓錐面36、第四圓錐面37和第二圓柱面38依次連接而成。當刀片加工切削麵能夠準確的沿上述九個加工面進行切削運行時，配合主軸旋轉就能加工出符合要求的精密複雜產品來。圖4為用AUTO CAD軟體模擬出的用來加工此工件的刀片刀尖部分結構示意圖，此刀片為菱形精車刀片，其中刀片的刀尖半徑r=0.2mm，刀片夾角b=55°，刀片的安裝角度與設備主軸旋轉軸線夾角a=12°。將模擬出的刀片以與主軸夾角12° (即與水平線夾角)的方式放置在待加工件1:1比例的圖形上，保證刀片的切削工作面與產品待加工面相切，此時刀片的刀尖圓弧的圓心即為刀片切削該處時的關鍵點，在實際應用中只需獲得刀片加工各不同加工面的起點和終點即可。
[0037]如圖3、圖5和圖6共同所示，根據本實施方式中待加工件的結構，只需要確定十個關鍵點以及其中所涉及圓弧軌跡的半徑即可連接出一條精準、完整的刀片運行軌跡H。其中:
[0038]第一關鍵點50為第一圓柱面30的加工起點，即本工件的加工起點；
[0039]第二關鍵點51為第一圓柱面30的加工終點，也是第一圓弧面31的加工起點；
[0040]第三關鍵點52為第一圓弧面31的加工終點，也是第一圓錐面32的加工起點；
[0041]第四關鍵點53為第一圓錐面32的加工終點，也是第二圓弧面33的加工起點；
[0042]第五關鍵點54為第二圓弧面33的加工終點，也是第二圓錐面34的加工起點；
[0043]第六關鍵點55為第二圓錐面34的加工終點，也是第三圓弧面35的加工起點；
[0044]第七關鍵點56為第三圓弧面35的加工終點，也是第三圓錐面36的加工起點；
[0045]第八關鍵點57為第三圓錐面36的加工終點，也是第四圓錐面37的加工起點；
[0046]第九關鍵點58為第四圓錐面37的加工終點，也是第二圓柱面38的加工起點；
[0047]第十關鍵點59為第二圓柱面38的加工終點，即本工件的加工終點。
[0048]定義工件端面的中心點M為原點，即加工此工件時加工起點在主軸旋轉軸的軸線上的投影，坐標為(0,0),然後通過AUTO CAD軟體的點坐標測量命令可獲得各關鍵點相對於原點M的準確坐標。
[0049]第二關鍵點51與第三關鍵點52之間、第四關鍵點53與第五關鍵點54之間以及第六關鍵點55與第七關鍵點56之間均為圓弧，這三段圓弧可通過三點確定圓弧軌跡的方式畫出，然後通過ATUO CAD軟體中的半徑測量命令測得這三段圓弧的半徑，將十個關鍵點的坐標值及三段圓弧的半徑值提供給數控工具機，可使得數控工具機得出刀片的精準運行軌跡，從而加工出尺寸合格的精密複雜加工件。
[0050]如圖7所示，以加工第一圓弧面31 (如圖3所示)時刀片的運行軌跡為例進行闡述，三點確定圓弧軌跡的方式包括以下步驟:
[0051]a、確定圓弧軌跡的起點和終點，起點為第二關鍵點51，終點為第三關鍵點52 ；
[0052]b、在工件的AUTO CAD圖形上對應第一圓弧面31的圓弧上任取一輔助點P，該圓弧的圓心為0，在輔助點P與圓心O之間做一條輔助線72 ；
[0053]C、以輔助點P為圓心，以刀片的刀尖半徑r為半徑做一輔助圓70 ；
[0054]d、輔助圓70與輔助線72相交，交點為Q，交點Q即為此段圓弧軌跡上的第三個點，通過在AUTO CAD中採用三點繪製圓弧的命令，根據第二關鍵點51、交點Q及第三關鍵點52繪製出的圓弧即為刀片在加工第一圓弧面31時的運行軌跡。
[0055]此實施方式是加工的內圓弧，故交點Q位於輔助線72上，如果加工的是外圓弧，則交點應位於輔助線的延長線上。
[0056]附圖所示的產品僅是發明人為了能詳細的闡述本發明的構思而採用的具體實例，而本發明的方法並不局限於此種結構的工件，也不局限於工件內孔的加工，本發明的方法可適用於任何一種結構的數控加工件中，對於本發明的方法應用於其它結構的加工件的【具體實施方式】本領域技術人員根據本說明書的描述不需要付出創造性的勞動就可以實現，故本發明的方法應用於其它結構的加工件的【具體實施方式】在此不再詳述。
[0057]本發明不局限於上述具體的實施方式，本領域的普通技術人員從上述構思出發，不經過創造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.數控工具機編程輔助方法，其特徵在於，包括以下步驟: 51、根據待加工產品的結構通過AUTOCAD軟體繪製準確的AUTO CAD圖形，所述AUTOCAD圖形的圖形比例為1:1 ; 52、根據加工所用刀片的各項尺寸通過所述AUTOCAD軟體以1:1的比例繪製出刀片圖形； 53、在所述AUTOCAD軟體中將繪製好的多個所述刀片圖形分別放置在所述步驟SI畫好的圖紙上的各關鍵點位置，在所述圖紙上所述刀片的切削麵與所述待加工產品的加工面相切，各所述關鍵點為加工不同加工面時所述刀片運行軌跡的起點和終點；其中如果所述加工面為圓弧面時，需要確定所述刀片軌跡的半徑； 54、確定一個原點，利用所述AUTOCAD軟體中的點坐標測量命令測得各所述關鍵點相對於所述原點的坐標； 55、將測得的各所述關鍵點的坐標及加工圓弧面時所述刀片軌跡的半徑提供給數控工具機作為編程使用。
2.根據權利要求1所述的數控工具機編程輔助方法，其特徵在於，所述刀片的各項尺寸包括所述刀片的刀尖半徑、刀尖夾角及所述刀片與所述數控工具機的主軸的夾角。
3.根據權利要求2所述的數控工具機編程輔助方法，其特徵在於，所述步驟S3中加工圓弧面時所述刀片軌跡的半徑通過如下方法獲得: 採用三點確定圓弧軌跡的方法畫出圓弧軌跡，所述圓弧軌跡為所述刀片加工所述圓弧面時的運行軌跡，然後通過所述AUTO CAD軟體中的半徑測量命令測得所述刀片軌跡的半徑。
4.根據權利要求3所述的數控工具機編程輔助方法，其特徵在於，所述三點確定圓弧軌跡的方法包括以下步驟: a、確定所述圓弧軌跡的起點和終點，即在加工所述圓弧面時所述刀片運行軌跡的起點和終點； b、在所述待加工產品的AUTOCAD圖形上對應所述圓弧面的圓弧上任取一輔助點，在所述輔助點與所述圓弧的圓心之間作一條輔助線； C、以所述輔助點為圓心，以所述刀尖半徑為半徑畫一個輔助圓； d、所述輔助圓與所述輔助線或所述輔助線的延伸線之間會有一個交點，所述交點即為所述圓弧軌跡上的第三個點，通過在AUTO CAD中採用三點繪製圓弧的命令，根據所述起點和終點及所述交點繪製出的圓弧即為所述圓弧軌跡。
5.根據權利要求4所述的數控工具機編程輔助方法，其特徵在於，所述原點為所述待加工產品的端面中心點。
6.根據權利要求1所述的數控工具機編程輔助方法，其特徵在於，所述不同加工面包括端面平面、圓柱面、錐面、圓弧面和圓球面中的一種、兩種、多種或全部。
【文檔編號】G05B19/4097GK103838182SQ201410096445
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月15日 優先權日:2014年3月15日
【發明者】張雲三, 王洪兵, 國煥然, 張松江, 張洪海, 梁永強 申請人:山東墨龍石油機械股份有限公司