專利名稱：球形和圓柱形表面數控加工控制方法
技術領域：
本發明涉及機械加工的加工方法，尤其是涉及球形和圓柱形表面參數化數控加工控制方法。
背景技術：
傳統球形和圓柱形表面的數控加工程序主要是應用目前市場上的CAM軟件，(如pro-E、UG、CATIA、solidwork等)來實現的，而這些CAM軟件基本上是基于通用的，非智能化的NC程序設計軟件，因而，應用這些軟件所生成的NC程序只能實現等距行切或環切加工控制，這樣的加工控制就必然會使被加工零件表面產生不均勻的殘余余量，表面數控加工質量差；應用這些軟件進行數控加工程序設計，程序段多，程序設計十分繁瑣，極易為錯，數控加工程序設計效率低；由于程序段多和殘余余量不均勻，使數控加工路徑浪費，造成加工路徑長的現狀，數控加工的效率低的不足。
發明內容
本發明的目的是提供一種能實現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化控制，從而達到了提高球形和圓柱形表面數控加工質量和效率以及數控加工控制方便而穩定的球形和圓柱形表面數控加工控制方法；本發明的目的是由下述的方法實現的(1)輸入被加工零件球面半徑和圓柱面半徑R、圓柱面長度L，刀具的直徑d、轉接半徑r、長度l，角度插補參數初始值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學模型；(3)計算滿足加工精度的角度增量插補值Δα、角度插補參數極限值αe以及加工起點刀位位置的X、Y、Z坐標值；(4)判斷角度插補值是否大于角度插補參數極限值；如果判斷結果為是，則被加工零件表面的數控加工控制結束，即進入步驟(8)；(5)如果步驟(4)中的判斷結果為否，則進行被加工零件表面一層的數控加工參數計算；(6)進行被加工零件表面的數控加工控制；(7)角度插補參數α，再加上一個角度增量插補值Δα，返回步驟(4)進行判斷；(8)加工控制結束。
本發明創造的優點由于本發明采用參數化數控加工控制方法，對球形和圓柱形表面加工實現了從傳統的數控加工控制方法的等距行切或環切加工到參數化數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等距行切或環切加工表面光滑，質量高；傳統數控加工控制方法的程序復雜，造成程序長，程序設計十分地繁瑣，極易出錯，因此會造成反復試切，浪費數控機床的工作時間；而參數化數控加工控制方法的程序段相對減少，出錯的幾率降低，因此程序設計效率高，也減少試切時間；參數化數控加工控制方法較傳統的數控加工控制方法多余的路徑減少，因此，實現了最短的切削路徑；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參數示意圖；圖2是本方法加工球形和圓柱形凸形表面及刀具插補參數示意圖；圖3是用球頭立銑刀進行等殘余余量加工凹形表面方法示意圖；
圖4是用球頭立銑刀進行等殘余余量加工凸形表面方法示意圖；圖5是實施例的被加工零件結構主視圖；圖6是圖5的俯視圖；圖7是球形和圓柱形表面數控加工控制方法控制流程圖。
具體實施例方式球形和圓柱形表面數控加工控制方法是應用參數化數控加工程序實現了球形和圓柱形表面等殘余余量、最短切削路徑的數控加工，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、圓柱面長度L；刀具的直徑d、轉接半徑r、長度l，角度插補參數初始值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，圓柱面長度L＝308mm，以圖1、2、3、4所示刀具的直徑d＝32mm，轉接半徑r＝16mm，長度l＝210mm，角度插補參數的初始值α0＝0°，被加工表面殘余余量高度h＝0.01mm，加工余量t＝2mm；2、根據步驟1所輸入的被加工零件球面半徑R＝172.9mm，圓柱面長度L＝308mm，自動建立被加工零件表面加工數學模型，包括球的中心位置及圓柱面中心位置；根據步驟1所輸入的刀具直徑d＝32mm，轉接半徑r＝16mm，長度l＝210mm，自動建立刀具表面加工數學模型，包括刀具端部中心的坐標；根據步驟1所輸入的角度插補初始值α0＝0°，被加工表面殘余余量高度h＝0.01mm，加工余量t＝2mm自動建立等殘余余量加工控制的數學模型；3、根據步驟2所建立的數學模型計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值Δα＝0.39°、角度插補參數極限值αe＝90°以及加工起點刀位坐標值X＝-163.2mm、Y＝0、Z＝0；
4、根據步驟3計算出的角度增量插補值Δα＝0.39°、角度插補參數初始值α0＝0°進行角度插補值是否大于角度插補極限值αe＝90°；如果判斷結果為是，即角度插補值大于角度插補極限值，則被加工零件表面的數控加工控制結束，即進入步驟(8)；5、如果步驟4判斷結果為否，即角度插補值不大于角度插補極限值，則進行被加工零件表面-層的數控加工參數計算；即計算出加工一層表面的數控加工所需的刀具位置坐標值X、Y、Z以及圓弧插補半徑；6、根據步驟5計算出的參數進行被加工零件表面的數控加工控制；即根據刀具位置坐標值X、Y、Z以及圓弧插補半徑進行一層的加工；7、根據步驟6加工一層結束后，角度插補參數α再加上一個角度增量插補值Δα＝0.39°，即α＝α+Δα，此時的角度插補值是累積值，將增加角度增量插補值的角度參數α返回步驟4進行判斷。若判斷結果為是，即角度插補值大于角度插補極限值，說明加工已結束，則被加工零件表面的數控加工控制結束，刀具恢復初始坐標位置，待加工下一個零件；若判斷結果為否，即角度插補值不大于角度插補極限值，則進行進入步驟5、6完成下一層加工，進入步驟7，再返回步驟4，直至整個零件加工完成；(8)加工控制結束。
該參數化球形和圓柱形表面數控加工控制方法，采用角度插補方式實現等殘余余量的加工，改變傳統的等距行切或環切所產生不均勻殘余余量的加工方法，從而提高了被加工表面質量；其程序設計較用市場上的CAM軟件，如pro-E、UG、CATIA、solidwork等設計的傳統球形和圓柱形表面數控加工控制程序要容易，出錯的幾率低，每加工完一層，重新計算出刀具位置，因此程序段大大減少；提高程序的運行效率。
權利要求
1.球形和圓柱形表面數控加工控制方法應用參數化數控加工程序實現了球形和圓柱形表面等殘余余量，最短切削路徑的數控加工，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、圓柱面長度L，刀具的直徑d、轉接半徑r、長度l，角度插補參數初始值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學模型；(3)計算滿足加工精度的角度增量插補值Δα、角度插補參數極限值αe以及加工起點刀位位置的X、Y、Z坐標值；(4)判斷角度插補值是否大于角度插補參數極限值；如果判斷結果為是，則被加工零件表面的數控加工控制結束，即進入步驟(8)；(5)如果步驟(4)中的判斷結果為否，則進行被加工零件表面一層的數控加工參數計算；(6)進行被加工零件表面的數控加工控制；(7)角度插補參數α，再加上一個角度增量插補值Δα，返回步驟(4)進行判斷；(8)加工控制結束。
全文摘要
球形和圓柱形表面數控加工控制方法涉及球形和圓柱形表面加工用參數化的數控加工控制方法，采用等殘余余量加工，實現最短加工路徑；解決傳統數控加工控制方法程序設計十分繁瑣，極易出錯，影響加工效率，表面質量不高的不足；本方法步驟為(1)輸入數據；(2)建立零件、刀具表面數學模型；(3)計算角度增量插補值、角度插補極限值、刀位值；(4)判斷角度插補值與角度插補極限值的大小；(5)計算數控加工參數；(6)控制一層加工；(7)角度插補值再加一個角度增量返回步驟4；(8)加工控制結束；其優點是用角度插補形式實現等殘余余量加工，縮短加工路徑，提高加工效率和提高表面質量，本方法的程序簡化了，減少出錯機率，又提高加工效率。
文檔編號G05B19/18GK1928755SQ200610047900
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月27日 優先權日2006年9月27日
發明者唐臣升 申請人:沈陽飛機工業(集團)有限公司