CN102059583B - 大型难切削零件的精加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型难切削零件的精加工方法，其包括以下步骤：(1)生成零件轮廓精加工轨迹；(2)根据所述零件轮廓精加工轨迹，选取一把加工刀具对零件轮廓进行精加工；(3)测量精加工后的零件轮廓以获得与零件轮廓理论值比较的加工误差；(4)根据所述加工误差生成新的零件加工轨迹，所述新的零件加工轨迹与所述精加工后的零件轮廓相对于零件理论轮廓呈镜像关系；以及(5)采用另一把相同的加工刀具，根据新的零件加工轨迹，采用与第一次精加工相同的加工参数对第一次精加工后的零件进行精加工。该方法采用刀具磨损自适应补偿，有效降低了由于刀具磨损而产生的零件误差，提高了零件加工精度和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及数控加工领域，尤其涉及一种大型难切削零件的精加工方法。
背景技术
随着型号产品技术要求不断提高，一些难切削材料得到越来越广泛的应用，零件的加工精度要求也越来越高，目前，这些零件的机械加工主要是依靠数控加工完成。然而，在大型难切削材料工件的加工工程中，由于工件的加工时间长，过程难以控制，容易产生因刀具不断磨损而造成工件形状和尺寸误差。通过实验发现，在加工刀具报废前，刀具因为磨损形成的误差会使得零件的理论加工值与实际加工值的误差在0.05mm以上，因此，需要解决加工过程中由刀具磨损而引起的加工误差。当前采用的方法是不断提高刀具质量，然而，这样会使得加工成本过高。因此，亟待提供一种改进的大型难切削零件的精加工方法以克服上述缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种大型难切削零件的精加工方法，该方法采用刀具磨损自适应补偿，有效降低了由于刀具磨损而产生的零件误差，提高了零件加工精度和生产效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种大型难切削零件的精加工方法，其包括以下步骤：
（1）生成零件轮廓精加工轨迹；
（2）根据所述零件轮廓精加工轨迹，选取一把加工刀具对零件轮廓进行精加工；
（3）测量精加工后的零件轮廓以获得与零件轮廓理论值比较的加工误差；
（4）根据所述加工误差生成新的零件加工轨迹，所述新的零件加工轨迹与所述精加工后的零件轮廓相对于零件理论轮廓呈镜像关系；以及
（5）采用另一把相同的加工刀具，根据新的零件加工轨迹，采用与第一次精加工相同的加工参数对前一次加工后的零件进行精加工。
与现有技术相比，本发明先采用一把加工刀具，根据当前的零件精加工轨迹对待加工零件进行精加工，然后利用测头对精加工后的轮廓进行检测，检测每程序轨迹段的交点并将实际轮廓点与理论点的误差顺序存储在刀具磨损补偿地址位中，根据新的零件加工轨迹，采用另一把刀具进行精加工。所述新的零件加工轨迹根据前一次精加工后的零件轮廓的误差值生成，其与所述加工后的零件轮廓相对于目标零件轮廓呈镜像关系。也就是说，在前一次加工后，通过检测零件轮廓，分析刀具磨损对零件的精度影响规律，然后生成新的零件加工轨迹以对刀具的半径进行补偿，从而减小因刀具磨损而带来的加工误差。该方法可以全部在线完成，不需要人工干预，提高了生产效率，保证了产品质量。
本发明优选的技术方案是：所述步骤（3）具体包括：a）确定测量点和测量起点，所述测量点为所述零件理论轮廓上的点，所述测量起点为所述零件理论轮廓法向线上的点；b）确定测量终点并获取测量终点的坐标，所述测量终点为所述测量点与所述测量起点的连线与所述精加工后的零件轮廓的交点；和c）根据所述测量点和所述测量终点的坐标计算加工误差。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明大型难切削零件的精加工方法的一个实施例的流程示意图。
图2为图1所示大型难切削零件的精加工方法的步骤S103的示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种加工过程中刀具磨损自适应补偿方法，采用刀具磨损自适应补偿，有效降低了由于刀具磨损而产生的零件误差，提高了零件加工精度和生产效率。
下面将结合附图详细阐述本发明实施例的技术方案。如图1所示，本实施例的加工过程中刀具磨损自适应补偿方法包括以下步骤：
步骤S101：生成零件轮廓精加工轨迹。具体的，所述零件轮廓精加工轨迹可以由手工编制，也可由PRO-E（Parametric TechnologyCorporation-Engineer）或其它CAD（Computer Aided Design，计算机辅助设计）/CAM（Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造）软件生成，该过程为本领域技术人员熟知，在此省略详细描述。
步骤S102：根据所述零件轮廓精加工轨迹，选取一把加工刀具对零件进行精加工。
步骤S103：测量精加工后的零件轮廓以获得与零件轮廓理论值比较的误差值。如图2所示，该步骤具体包括：
a）确定测量点D2和测量起点D0。具体的，所述测量点D2为所述零件理论轮廓上的点，测量起点D0为所述零件理论轮廓法向（垂直）线上的点。优选地，所述测量点D2为所述零件理论轮廓各线段之间的交点。
b）确定测量终点D1并获取测量终点D1的坐标，所述测量终点D1为所述测量点D2与所述测量起点D0的连线与所述精加工后的零件轮廓的交点。
c）根据所述测量点D2和所述测量终点D1的坐标计算加工误差。
具体的，该步骤（3）可以采用零件加工设备配备的测头等来实现。该测头是利用机床数控***的中断命令来实现测量，由***宏编程语言读取测量起点D0坐标点（Xx0,Yy0），然后用中断命令将所述测头运动到理论测量点D2（（Xx1,Yy1），与精加工后的零件轮廓碰撞产生外部中断信号，然后读取碰撞点的坐标值（即测量终点D1坐标值），与理论坐标值（即测量点D2的坐标值），依据测量终点的坐标值与测量点的坐标值，计算得出加工误差Δ，并将加工误差存储在机床的刀具补偿地址位中。
步骤S104：根据所述加工误差生成新的零件加工轨迹，所述新的零件加工轨迹与所述精加工后的零件轮廓相对于零件理论轮廓呈镜像关系，以消除精加工刀具在加工过程中逐渐磨损产生的误差。具体的，利用半径补偿的方法进行精加工，根据调用检测后所存储的精加工误差修改精加工半径补偿值来调整加工轨迹，生成新的零件加工轨迹。
步骤S105：采用另一把相同的加工刀具，根据新的零件加工轨迹，采用与第一次精加工相同的加工参数（切削速度和主轴速度）对前一次加工后的零件进行精加工。
需要说明的是，本实施例优选采用配备FANUC18-MC以上或SIMENS810以上的数控***的机床实现本发明，其可以在圆弧插补的命令下进行半径补偿修改。
实验证明，同一种刀具、相同的加工参数下的加工误差变化曲线值非常接近。因此，本发明采用了两把相同的刀具对零件进行两次精加工，通过检测此一次精加工过程中刀具的磨损对零件尺寸精度的误差变化情况并将误差在后一次精加工程序中调用用于修改每一交点刀具半径补偿，生成新的零件加工轨迹，然后以新的零件加工轨迹对零件进行再次加工，由于采用了新的零件加工轨迹，从而解决了因精加工中刀具磨损产生的误差，适用于大型难切削零件的精密加工。由于前述误差补偿值均可以通过程序控制机床自动获取并自适应调整精加工误差，自动化程度高，表面质量好、尺寸精度高，生产效率高。
Claims (3)
1.一种大型难切削零件的精加工方法，包括以下步骤：
（1）生成零件轮廓精加工轨迹；
（2）根据所述零件轮廓精加工轨迹，选取一把加工刀具对零件轮廓进行精加工；
（3）测量精加工后的零件轮廓以获得与零件轮廓理论值比较的加工误差；
（4）根据所述加工误差生成新的零件加工轨迹，所述新的零件加工轨迹与所述精加工后的零件轮廓相对于零件理论轮廓呈镜像关系；以及
（5）采用另一把相同的加工刀具，根据新的零件加工轨迹，采用与第一次精加工相同的加工参数对前一次加工后的零件进行精加工，
其特征在于，所述步骤（3）具体包括：
a）确定测量点和测量起点，所述测量点为所述零件理论轮廓上各线段之间的交点，所述测量起点为所述零件理论轮廓法向线上的点；
b）确定测量终点并获取测量终点的坐标，所述测量终点为所述测量点与所述测量起点的连线与所述精加工后的零件轮廓的交点；和
c）根据所述测量点和所述测量终点的坐标计算加工误差。
2.根据权利要求1所述的大型难切削零件的精加工方法，其特征在于，所述步骤（3）采用零件加工设备配备的测头实现，所述测头是利用机床数控***的中断命令来实现测量，由***宏编程语言读取起点的坐标值，然后用中断命令将所述测头运动到理论测量点，与精加工后的零件轮廓碰撞产生外部中断信号，然后读取碰撞点的坐标值，即所述测量终点的坐标值；与理论坐标值，即测量点的坐标值，依据测量终点的坐标值与测量点的坐标值，计算得出加工误差Δ，并将加工误差Δ存储在机床的刀具补偿地址位中。
3.根据权利要求1或2所述的大型难切削零件的精加工方法，其特征在于，所述零件轮廓精加工轨迹和所述新的零件加工轨迹由计算机辅助设计与计算机辅助制造软件生成。
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