CN106292529A - 一种机床的加工路径生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机床的加工路径生成方法，包括以下步骤：(1)根据加工零件的几何形状和工艺参数，生成机床加工程序；(2)根据机床加工程序，调整机床的刀位点位置和刀轴矢量，设定关键控制点并调整方向和切割深度，确定工件夹具，及工件高度；(3)采用五段S曲线法对刀具的加工路径中的加工段进行加减速规划和平滑转接处理；(4)确定循环加工次数；(5)对拐角处根据刀具半径进行补偿处理；(6)拟合机床加工程序对加工零件进行砂轮磨削处理。本发明的机床加工路径连续，能防止刀具空转，而且加工方法简单、加工效率高、加工精度高、生产成本低，有很大的应用前景。

Description

一种机床的加工路径生成方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种机床的加工路径生成方法。
背景技术
机床加工是指用机床进行原材料的加工制作。机床的切削加工是由刀具与工件之间的相对运动来实现的，其运动可分为表面形成运动和辅助运动两类。表面形成运动是使工件获得所要求的表面形状和尺寸的运动，它包括主运动、进给运动和切入运动。主运动是从工件毛坯上剥离多余材料时起主要作用的运动，它可以是工件的旋转运动(如车削)、直线运动(如在龙门刨床上刨削)，也可以是刀具的旋转运动(如铣削和钻削)或直线运动(如插削和拉削)；进给运动是刀具和工件待加工部分相向移动，使切削得以继续进行的运动，如车削外圆时刀架溜板沿机床导轨的移动等；切入运动是使刀具切入工件表面一定深度的运动，其作用是在每一切削行程中从工件表面切去一定厚度的材料，如车削外圆时小刀架的横向切入运动。
随着航空航天，造船，汽车，能源、冶金等工业的发展，机床加工技术正广泛地运用于高精密复杂曲面薄壁零件的加工中。在机床加工处理过程中，可以根据零件几何形状和工艺参数合理规划出加工刀路，并生成相应刀位轨迹文件。该文件需要经过后置处理转换成为数控加工程序，才能驱动机床加工。
目前，对规划刀路的后置处理方式都是通过插点的方式来控制非线性误差的上限。上限值越大，偏离规划轨迹越远，加工质量越差；上限值越小，插值离散的小线段越多，机床运动轴频繁加减速，加工效率越低。当五轴机床处于奇异位置时，所规划刀路中刀轴的微量摆动，将造成机床旋转轴出现不必要的大幅旋转，此时伴随非线性误差最大化，可能产生加工路径紊乱。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种机床的加工路径生成方法，解决机床加工中刀具空转，加工效率低，加工质量差，加工误差大的问题。
为解决上述问题，本发明提出的技术方案为一种机床的加工路径的生成方法，包括以下步骤：(1)根据加工零件的几何形状和工艺参数，结合刀具的特征参数确定工件的具体加工内容、切削用量、工艺装备、定位安装方式及刀具运动轨迹，然后生成机床加工程序；(2)根据机床加工程序，调整机床的刀位点位置和刀轴矢量，设定关键控制点并调整刀轴方向和切割深度，确定工件夹具，及工件高度；(3)采用五段S曲线法对刀具的加工路径中的加工段进行加减速规划和平滑转接处理；(4)根据工件的形状、刚度、加工余量、机床***的刚度，确定循环加工次数；(5)对拐角处根据刀具半径进行补偿处理；(6)拟合机床加工程序对加工零件进行砂轮磨削处理。
进一步的，所述的调整刀轴方向指的是采用单向趋近定位方法调整刀具的切入和切出方向。避免传动***反向间隙而产生定位误差。所述的切割深度由加工工件的精度决定。
进一步的，所述的工件夹具选择液压夹具与多工位夹具的组合夹具，所述的组合夹具为在机床工作台的圆盘周围设置多工位夹具，圆盘的中间位置设置液压夹具。
进一步的，所述的五段S曲线法对刀具的加工路径包括加加速阶段、减加速阶段、匀速阶段、加减速阶段和减减速阶段五个加工段。
进一步的，所述的所述的平滑转接处理方法为：判断相邻加工段的转接曲线类型，计算相邻加工段的转接夹角，根据转接夹角计算最大允许转接速度；根据加工段的速度与最大允许转接速度的比较，如果小于最大允许转接速度则则将相邻加工段的位移矢量进行合成后进行插补处理，反之直接进行插补处理。
进一步的，所述的插补处理方法为将加工段分为若干个微小直线段，每一个小直线段作为一个插补周期，根据机床指令、进给速度计算出每个微小直线段的数据，刀具沿着微小直线段运动，经过若干个插补周期后，刀具从出发点运动到终点，完成这段轮廓的插补处理。
进一步的，所述的补偿处理为：在进行内轮廓加工时，刀具中心必须向零件的内侧偏移一个刀具半径值；在进行外轮廓加工时，刀具中心必须向零件的外侧偏移一个刀具半径值。
本发明的有益效果体现在：本发明提供的一种机床加工的路径的生成方法利用组合夹具能减少刀具空转，同时节省夹具的使用量，利用五段S曲线法及平滑转接处理能提高工件曲面连接的光滑度，同时利用插补技术减少了加工的误差。本发明的机床加工路径加工效率高、加工精度高、生产成本低，有很大的应用前景。
附图说明
附图1为按照本发明的机床加工路径的生成方法流程框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行具体描述：
本实施例提供一种机床的加工路径生成方法，所述的机床加工路径包括以下步骤：(1)根据加工零件的几何形状和工艺参数，结合刀具的特征参数确定工件的具体加工内容、切削用量、工艺装备、定位安装方式及刀具运动轨迹，然后生成机床加工程序；(2)根据机床加工程序，调整机床的刀位点位置和刀轴矢量，设定关键控制点并调整刀轴方向和切割深度，确定工件夹具，及工件高度；(3)采用五段S曲线法对刀具的加工路径中的加工段进行加减速规划和平滑转接处理；(4)根据工件的形状、刚度、加工余量、机床***的刚度，确定循环加工次数；(5)对拐角处根据刀具半径进行补偿处理；(6)拟合机床加工程序对加工零件进行砂轮磨削处理。
其中，所述的调整刀轴方向指的是采用单向趋近定位方法调整刀具的切入和切出方向。避免传动***反向间隙而产生定位误差。所述的切割深度由加工工件的精度决定。
其中，所述的工件夹具选择液压夹具与多工位夹具的组合夹具，所述的组合夹具为在机床工作台的圆盘周围设置多工位夹具，圆盘的中间位置设置液压夹具。
其中，所述的五段S曲线法对刀具的加工路径包括加加速阶段、减加速阶段、匀速阶段、加减速阶段和减减速阶段五个加工段。
其中，所述的所述的平滑转接处理方法为：判断相邻加工段的转接曲线类型，计算相邻加工段的转接夹角，根据转接夹角计算最大允许转接速度；根据加工段的速度与最大允许转接速度的比较，如果小于最大允许转接速度则则将相邻加工段的位移矢量进行合成后进行插补处理，反之直接进行插补处理。
其中，所述的插补处理方法为将加工段分为若干个微小直线段，每一个小直线段作为一个插补周期，根据机床指令、进给速度计算出每个微小直线段的数据，刀具沿着微小直线段运动，经过若干个插补周期后，刀具从出发点运动到终点，完成这段轮廓的插补处理。
其中，所述的补偿处理为：在进行内轮廓加工时，刀具中心必须向零件的内侧偏移一个刀具半径值；在进行外轮廓加工时，刀具中心必须向零件的外侧偏移一个刀具半径值。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种机床的加工路径生成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据加工零件的几何形状和工艺参数，结合刀具的特征参数确定工件的具体加工内容、切削用量、工艺装备、定位安装方式及刀具运动轨迹，然后生成机床加工程序；(2)根据机床加工程序，调整机床的刀位点位置和刀轴矢量，设定关键控制点并调整刀轴方向和切割深度，确定工件夹具，及工件高度；(3)采用五段S曲线法对刀具的加工路径中的加工段进行加减速规划和平滑转接处理；(4)根据工件的形状、刚度、加工余量、机床***的刚度，确定循环加工次数；(5)对拐角处根据刀具半径进行补偿处理；(6)拟合机床加工程序对加工零件进行砂轮磨削处理。
2.如权利要求1所述的一种机床的加工路径生成方法，其特征在于，所述的调整刀轴方向指的是采用单向趋近定位方法调整刀具的切入和切出方向。所述的切割深度由加工工件的精度决定。
3.如权利要求1所述的一种机床的加工路径生成方法，其特征在于，所述的工件夹具选择液压夹具与多工位夹具的组合夹具，所述的组合夹具为在机床工作台的圆盘周围设置多工位夹具，圆盘的中间位置设置液压夹具。
4.如权利要求1所述的一种机床的加工路径生成方法，其特征在于，所述的五段S曲线法对刀具的加工路径包括加加速阶段、减加速阶段、匀速阶段、加减速阶段和减减速阶段五个加工段。
5.如权利要求1所述的一种机床的加工路径生成方法，其特征在于，所述的所述的平滑转接处理方法为：判断相邻加工段的转接曲线类型，计算相邻加工段的转接夹角，根据转接夹角计算最大允许转接速度；根据加工段的速度与最大允许转接速度的比较，如果小于最大允许转接速度则将相邻加工段的位移矢量进行合成后进行插补处理，反之直接进行插补处理。
6.如权利要求4所述的一种机床的加工路径生成方法，其特征在于，所述的插补处理方法为将加工段分为若干个微小直线段，每一个小直线段作为一个插补周期，根据机床指令、进给速度计算出每个微小直线段的数据，刀具沿着微小直线段运动，经过若干个插补周期后，刀具从出发点运动到终点，完成这段轮廓的插补处理。
7.如权利要求1所述的一种机床的加工路径生成方法，其特征在于，所述的补偿处理为：在进行内轮廓加工时，刀具中心必须向零件的内侧偏移一个刀具半径值；在进行外轮廓加工时，刀具中心必须向零件的外侧偏移一个刀具半径值。
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