CN101866164A - 包络法球形曲面数控加工方法 - Google Patents
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Abstract
包络法球形曲面数控加工方法，步骤：1、输入R、d、r、L、H值；2、建立零件表面和刀具刃部数模：零件表面数模：x2+y2+z2＝R2，刀具刃部数模：x2+y2＝(d/2-r±(r2-(z-((R+r)2-(d/2-r)2)0.5)2)0.5)，3、计算刀具初始角度值α0和相邻环切刀具轴线之间的夹角Δα，计算刀具偏角的极限值αe、加工起点的刀位坐标O(x、y、z、A、B)；4、判断α＞αe；5、计算出下一次加工球面刀位坐标；6、进行一次球面加工；7、刀具偏角值α再加上一个角度增量插补值Δα，返回步骤4)8、计算出最后一次加工球面刀位坐标；9、进行最后一次球面加工；优点：表面质量好，效率高。
Description
技术领域：本发明涉及球形曲面包络法数控加工的方法。
背景技术：传统球形曲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程序只能通过“点位插补”的运动方式实现等距行切或环切加工控控制，这样的加工控制就必然会使被加工表面产生不均匀的残余余量，因而球形曲面的程序设计质量差；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，极易出错，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，使数控加工路径长，造成路径浪费，加工效率低。
发明内容：本发明的目的是提供一种提高球形曲面数控加工质量、提高球形曲面数控加工效率的包络法球形曲面数控加工方法；本发明的目的是通过下述的步骤实现的：包络法球形曲面数控加工方法，其步骤如下：
1)输入被加工零件球面半径R、刀具的直径d、刀片半径r、刀具长度L、球面高度H；
2)建立被加工零件表面和刀具刃部的加工数学模型：零件表面数学模型即球面数学模型，刀具刃部数学模型即刀片回转表面数学模型，以下数学模型均是以球面中心为坐标原点建立的：
(1)零件表面数学模型即球面数学模型：
x2+y2+z2＝R2
(2)刀具刃部数学模型即刀片回转表面数学模型：
x2+y2＝(d/2-r±(r2-(z-((R+r)2-(d/2-r)2)0.5)2)0.5)2
3)计算包络环切加工刀具初始角度值α0和相邻环切之间刀具轴线之间的夹角Δα，计算满足球面加工刀具偏角的极限值αe、包络加工时机床回转轴交点O到球心的长度距离D以及球面加工起点的刀位坐标O(x，y，z，A，B)；
4)判断环切加工刀具的最大偏角是否大于刀具偏角的极限值αe；如果判断结果为是，则进入步骤8)；如果判断结果为否，则进入步骤5)；
5)如果步骤4)中的判断结果为否，则计算出下一次加工球面包络环切数控加工的刀位坐标O(x，y，z，A，B)；
6)进行一次被加工球面的包络环切数控加工控制；
7)包络环切数控加工的刀具偏角值α再加上一个角度增量插补值Δα，返回步骤4)进行判断；
8)将刀具偏角的极限值αe赋值与α，计算出最后一次加工球面包络环切数控加工的刀位坐标O(x，y，z，A，B)；
9)进行最后一次被加工球面的包络环切数控加工控制；
10)球形曲面的包络法数控加工控制结束。
本发明的优点：由于本发明采用包络法数控加工控制方法，对球形曲面加工实现了“线动成面”的数控加工控制方法，比传统的等距行切或环切加工的表面质量好，效率高；包络法数控加工控制方法，程序段少，出错的几率降低，因此程序设计效率高。
附图说明：
图1是包络法球形曲面数控加工方法加工凸球形曲面及刀具插补参数示意图；
图2是包络法球形曲面数控加工方法加工凹球形曲面及刀具插补参数示意图；
图3是用圆刀片可转位面铣刀进行包络加工凸球形曲面方法示意图；
图4是用圆刀片可转位面铣刀进行包络加工凹球形曲面方法示意图；
图5是被加工零件结构主视图；
图6是图5所示零件结构三维示意图；
图7是包络法球形曲面数控加工方法步骤示意图。
图中的：O刀位坐标D机床回转轴交点O到球心的长度距离L刀具长度r刀片半径d刀具的直径α0包络环切加工刀具初始角度值αe刀具偏角的极限值α偏角值Δα包络环切加工刀具初始角度值α0和相邻环切之间刀具轴线之间的夹角H球面高度
具体实施方式：包络法球形曲面数控加工方法，其步骤如下：
1)输入被加工零件球面半径R、刀具的直径d、刀片半径r、刀具长度L、球面高度H；
2)建立被加工零件表面和刀具刃部的加工数学模型：零件表面数学模型即球面数学模型，刀具刃部数学模型即刀片回转表面数学模型，以下数学模型均是以球面中心为坐标原点建立的：
(1)零件表面数学模型即球面数学模型：
x2+y2+z2＝R2
(2)刀具刃部数学模型即刀片回转表面数学模型：
x2+y2＝(d/2-r±(r2-(z-((R+r)2-(d/2-r)2)0.5)2)0.5)2
3)计算包络环切加工刀具初始角度值α0和相邻环切之间刀具轴线之间的夹角Δα，计算满足球面加工刀具偏角的极限值αe、包络加工时机床回转轴交点O到球心的长度距离D以及球面加工起点的刀位坐标O(x，y，z，A，B)；
4)判断环切加工刀具的最大偏角是否大于刀具偏角的极限值αe；如果判断结果为是，则进入步骤8)；如果判断结果为否，则进入步骤5)；
5)如果步骤4)中的判断结果为否，则计算出下一次加工球面包络环切数控加工的刀位坐标O(x，y，z，A，B)；
6)进行一次被加工球面的包络环切数控加工控制；
7)包络环切数控加工的刀具偏角值α再加上一个角度增量插补值Δα，返回步骤4)进行判断；
8)将刀具偏角的极限值αe赋值与α，计算出最后一次加工球面包络环切数控加工的刀位坐标O(x，y，z，A，B)；
9)进行最后一次被加工球面的包络环切数控加工控制；
10)球形曲面的包络法数控加工控制结束。
实例：
球形曲面数控加工方法，其步骤如下：
1)、输入被加工零件球面半径R、刀具的直径d、刀具半径r、刀具长度L、球面高度H；以图5、图6所示为例，被加工零件球面半径R＝178mm，以图1、图2、图3和图4所示，刀具的直径d＝66mm，刀具半径r＝8mm，刀具长度L＝300mm，球面高度H＝180mm；
2)、建立被加工零件表面和刀具刃部的加工数学模型：零件表面数学模型即球面数学模型，刀具刃部数学模型即刀片回转表面数学模型，以下数学模型均是以球面中心为坐标原点建立的：
(1)、零件表面数学模型即球面数学模型：
x2+y2+z2＝R2
(2)、刀具刃部数学模型即刀片回转表面数学模型：
x2+y2＝(d/2-r±(r2-(z-((R+r)2-(d/2-r)2)0.5)2)0.5)2；
根据步骤1)所输入的被加工零件球面(上面未出现圆柱面)半径R＝178mm和球面高度，H＝180mm，自动建立被加工零件表面加工数学模型，并以球面的中心为坐标原点；
根据步骤1所输入的刀具直径d＝66mm，刀具半径r＝8mm，刀具长度L＝300mm，自动建立被加工零件表面加工数学模型，包括刀具圆形刀片回转所形成的圆环表面以及刀具端面中心到机床回转轴交点的长度L；
3)、计算包络环切加工刀具初始角度值α0和相邻环切之间刀具轴线之间的夹角Δα，计算满足球面加工刀具偏角的极限值αe、包络加工时机床回转轴交点O到球心的长度距离D以及球面加工起点的刀位坐标O(x、y、z、A、B)；
根据步骤2所建立的数学模型，(对于凸球面)计算出包络环切加工刀具的初始角度值α0＝sin-1((d-2r)/(2R+2R))并将α0值赋给α；相邻环切之间刀具轴线之间的夹角Δα＝2α0；计算满足球面加工刀具偏角的的极限值αe＝π/2-α0-sin-1((R-H+r)/(R+r))；包络加工时机床回转轴交点到球心的长度距离D＝L+Rcos(α0)；加工程序起点刀位O的坐标值x＝0、y＝0、z＝D、A＝0、B＝0；
4)、判断环切加工刀具的最大偏角是否大于刀具偏角的极限值αe；
5)、如果步骤4)中的判断结果为否，则计算出下一次加工球面包络环切数控加工的刀位坐标O(x、y、z、A、B)；
6)、进行一次被加工球面的包络环切数控加工控制；
7)、根据步骤6)加工一层结束后，α偏角值再加上一个角度增量插补值Δα；即α＝α+Δα(赋值表达式)，此时的角度插补值是积累值，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；
8)、步骤4)中的若判断结果为是，将刀具偏角的极限值αe赋值与α，计算出最后一次加工球面包络环切数控加工的刀位坐标O(x、y、z、A、B)；
9)、进行最后一次被加工球面的包络环切数控加工；
10)、球形曲面的包络法数控加工控制结束。
该参数化球形曲面数控加工控制制制方法，采用包络法数控加工技术实现了球形曲面等残余余量加工，改变了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的质量；实现了最短切削路径加工，历到了提高加工效率的目的；由于该球形曲面数控加工方法是参数化数控加工程序设计，因此，其程序设计较用市场上的CAM软件，如Pro_E、UG、CATIA、SolidWork等设计的传统球形曲面数控加工方法程序要容易，同时也减少了试切时间，出错几率低，每加工完一次，重新计算出刀具位置，因此程序段减少了，提高程序的运行效率。因此粗加工效率可以提高至少1倍，精加工效率可以提高幅度更大。
Claims (1)
1.包络法球形曲面数控加工方法，其步骤如下：
1)输入被加工零件球面半径R、刀具的直径d、刀片半径r、刀具长度L、球面高度H；
2)建立被加工零件表面和刀具刃部的加工数学模型：零件表面数学模型即球面数学模型，刀具刃部数学模型即刀片回转表面数学模型，以下数学模型均是以球面中心为坐标原点建立的：
(1)零件表面数学模型即球面数学模型：
x2+y2+z2＝R2
(2)刀具刃部数学模型即刀片回转表面数学模型：
x2+y2＝(d/2-r±(r2-(z-((R+r)2-(d/2-r)2)0.5)2)0.5)2
3)计算包络环切加工刀具初始角度值α0和相邻环切之间刀具轴线之间的夹角Δα，计算满足球面加工刀具偏角的极限值αe、包络加工时机床回转轴交点O到球心的长度距离D以及球面加工起点的刀位坐标O(x，y，z，A，B)；
4)判断环切加工刀具的最大偏角是否大于刀具偏角的极限值αe；如果判断结果为是，则进入步骤8)；如果判断结果为否，则进入步骤5)；
5)如果步骤4)中的判断结果为否，则计算出下一次加工球面包络环切数控加工的刀位坐标O(x，y，z，A，B)；
6)进行一次被加工球面的包络环切数控加工控制；
7)包络环切数控加工的刀具偏角值α再加上一个角度增量插补值Δα，返回步骤4)进行判断；
8)将刀具偏角的极限值αe赋值与α，计算出最后一次加工球面包络环切数控加工的刀位坐标O(x，y，z，A，B)；
9)进行最后一次被加工球面的包络环切数控加工控制；
10)球形曲面的包络法数控加工控制结束。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102591260A (zh) * | 2012-02-15 | 2012-07-18 | 西北工业大学 | 五轴铣削加工过程中刀具与工件瞬态接触域判断方法 |
| CN102814539A (zh) * | 2012-09-12 | 2012-12-12 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 一种凸球面的数控铣削加工方法 |
| CN102825311A (zh) * | 2012-09-12 | 2012-12-19 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 一种曲面数控加工方法 |
| CN105270702A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-01-27 | 航天材料及工艺研究所 | 一种大直径薄壁箱体的球冠面箱底泡沫塑料等厚加工装置及方法 |
| CN106020123A (zh) * | 2015-03-30 | 2016-10-12 | 兄弟工业株式会社 | 控制装置、机床和控制方法 |
| CN106334972A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-18 | 大连理工大学 | 一种球头铣刀平面加工的刀刃接触判据方法 |
| CN107179744A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-09-19 | 燕凌飞 | 一种凹形球形曲面的加工方法 |
| CN109396955A (zh) * | 2017-08-16 | 2019-03-01 | 山东大学 | 一种面向旋风包络铣削工艺的切削力预测方法及*** |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5419223A (en) * | 1992-07-13 | 1995-05-30 | Kubler; Albert | Turning machine for producing eccentric or convex geometries on current parts |
| CN100447689C (zh) * | 2006-09-27 | 2008-12-31 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 球形和圆柱形表面数控加工控制方法 |
-
2010
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5419223A (en) * | 1992-07-13 | 1995-05-30 | Kubler; Albert | Turning machine for producing eccentric or convex geometries on current parts |
| CN100447689C (zh) * | 2006-09-27 | 2008-12-31 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 球形和圆柱形表面数控加工控制方法 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102591260A (zh) * | 2012-02-15 | 2012-07-18 | 西北工业大学 | 五轴铣削加工过程中刀具与工件瞬态接触域判断方法 |
| CN102591260B (zh) * | 2012-02-15 | 2013-11-06 | 西北工业大学 | 五轴铣削加工过程中刀具与工件瞬态接触域判断方法 |
| CN102814539A (zh) * | 2012-09-12 | 2012-12-12 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 一种凸球面的数控铣削加工方法 |
| CN102825311A (zh) * | 2012-09-12 | 2012-12-19 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | 一种曲面数控加工方法 |
| CN106020123A (zh) * | 2015-03-30 | 2016-10-12 | 兄弟工业株式会社 | 控制装置、机床和控制方法 |
| CN106020123B (zh) * | 2015-03-30 | 2019-06-18 | 兄弟工业株式会社 | 控制装置、机床和控制方法 |
| CN105270702A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-01-27 | 航天材料及工艺研究所 | 一种大直径薄壁箱体的球冠面箱底泡沫塑料等厚加工装置及方法 |
| CN106334972A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-18 | 大连理工大学 | 一种球头铣刀平面加工的刀刃接触判据方法 |
| CN107179744A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-09-19 | 燕凌飞 | 一种凹形球形曲面的加工方法 |
| CN109396955A (zh) * | 2017-08-16 | 2019-03-01 | 山东大学 | 一种面向旋风包络铣削工艺的切削力预测方法及*** |
| CN109396955B (zh) * | 2017-08-16 | 2020-11-20 | 山东大学 | 一种面向旋风包络铣削工艺的切削力预测方法及*** |
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