专利名称：基于数控操作系统下的型槽加工轨迹规划方法
技术领域：
本发明涉及一种型槽加工轨迹规划方法，具体涉及的是在数控操作系统下型槽侧壁及底边圆角的加工轨迹规划方法。
背景技术：
以前零件凹槽边倒圆形成圆角面在三轴加工过程中通常用与圆角面半径一致凸半圆铣刀(或球刀)，随着模具等加工领域及CNC技术的快速发展，现在通常是借助PR0E、 UG等软件绘制图形建模后并通过这些软件的CAM功能对图形建模进行后处理自动生成程序，将程序输入机床来完成加工。但由于软件加工环境的局限性，对于三轴型腔铣加工只能进行在切削深度方向等高线截面法或高级腔铣分区域层切法后置处理生成程序来完成逐层型腔轮廓面刀具轨迹的描述(轨迹图形与等高地势图相仿)，而国内外对于型腔截面轮廓的加工刀具轨迹算法有很多论述，如等参数轨迹加工法、截面法、等距偏置法，这些论述多是对五轴曲面加工截面轮廓的算法研究，对于三轴加工一些型腔的纵剖截面轨迹边缘轮廓线为组合曲线加工方式极少，而计算机自动编程软件三轴加工型腔编程方式也存在一些不尽如人意之处，不能全面的考虑型腔在切削深度方向等高线截面法或高级腔铣分区域层切法后置处理生成的刀具轨迹间距在型腔内表面纵剖视图投影间距可能不均的问题，当型腔纵剖面边界轮廓线为直线或斜线时，上述间距投影是均勻的，当型腔纵剖面边界轮廓线为曲线(圆弧)或组合线时，上述轨迹投影间距是不均勻的(如图5)，这直接影响了加工件的表面加工质量是否一致，而一些理论上的数学解法复杂、繁琐，在应用到实际加工中存在着是否具有良好的适用性问题，即便有可行的算法也很难适应现在数控加工提倡的高效柔性加工的要求，因为加工过程中对于不同的刀具的选择、加工表面质量的要求不同、尺寸公差的不同，都需要调整参数重新计算刀具轨迹的排列方式，很难满足高效的柔性加工。所以有必要在数控操作系统(可取代计算机编程软件)基础上对一些典型的剖截面轮廓线为规则曲线型腔——边倒圆型槽的加工轨迹进行规划，使型槽的型腔加工表面质量及粗糙度一致。因此说，现有的计算机编程系统在三轴加工中，对于边倒圆型槽开槽精加工时，切削深度方向等高线截面法或高级腔铣分区域层切法后置处理生成的刀具轨迹间距在槽的内表面上投影间距不均从而影响加工表面质量不一致(如图5)。
发明内容
本发明为了解决采用现有的加工方法加工型槽存在型槽型腔加工表面质量及粗糙度不一致的问题，进而提供了一种基于数控操作系统下的型槽加工轨迹规划方法；所述方法可直接在数控操作系统对边倒圆型槽开槽精加工，是一种高效柔性的型槽加工轨迹规划方法。本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是本发明所述的基于数控操作系统下的型槽加工轨迹规划方法是按照以下步骤来实现的步骤A、基于图纸上型槽的纵剖面深度方向边界轨迹为由直线与圆弧的组成的纵剖图组合线段，将刀具的在深度方向的加工轨迹次数η(程序中的参数R7)作为设定的条件变量规划出一组在纵剖图组合线段投影的均勻排列的点集，每相邻两点之间的距离就是相邻两条轨迹间距在纵剖图组合线段投影的步长值Μ，进而控制刀具层切轨迹在型槽的内表面投影间距排列均勻(参见图6)，具体过为步骤Al、计算纵剖图组合线段的长度K = L+C = (H-R) + (jiR/2)；K表示纵剖图组合线段的长度；L表示直线段的长度；C表示圆弧段的弧段长度，为1/4弧长；H表示槽深；R表示圆角半径；步骤A2、计算步长值M;
权利要求
1. 一种基于数控操作系统下的型槽加工轨迹规划方法，其特征在于所述方法是按照以下步骤来实现的步骤A、基于图纸上型槽的纵剖面深度方向边界轨迹为由直线与圆弧的组成的纵剖图组合线段，将刀具的在深度方向的加工轨迹次数η作为设定的条件变量规划出一组在纵剖图组合线段投影的均勻排列的点集，每相邻两点之间的距离就是相邻两条轨迹间距在纵剖图组合线段投影的步长值Μ，进而控制刀具层切轨迹在型槽的内表面投影间距排列均勻，具体过为步骤Al、计算纵剖图组合线段的长度=K = L+C = (H-R) + “R/2)；K表示纵剖图组合线段的长度；L表示直线段的长度；C表示圆弧段的弧段长度，为1/4弧长；H表示槽深；R表示圆角半径；步骤A2、计算步长值M;
2.根据权利要求1所述的一种基于数控操作系统下的型槽加工轨迹规划方法，其特征在于所述方法还包括步骤B 根据步骤A规划出的轨迹在选择适合的刀具的基础上计算出刀具的槽侧面固定切削刃(1)、槽圆角面动态切削刃(2)与刀具的的对刀点(0)的补偿值， 描述出对刀点的轨迹；所述适合的刀具是指刀具的圆角小于待加工型槽的圆角半径R。
全文摘要
基于数控操作系统下的型槽加工轨迹规划方法，它涉及一种型槽加工轨迹规划方法。本发明为了解决采用现有的加工方法加工型槽存在型槽型腔加工表面质量及粗糙度不一致的问题。技术要点将加工轨迹次数作为设定的条件变量，只需推导出出组合线段总长公式，就可以通过改变加工轨迹数n来改变轨迹间距步长值；组合线段总长等于直线段长度和圆弧段长度之和，除以设定的轨迹数可求得轨迹间距在组合线段投影的步长值，轨迹间距在直线段部分的投影间距即为上面计算出的步长值，组合线段中的直线段与圆弧段结合部的两条轨迹间距投影为一小段直线段和一小段圆弧段共同组成推导出出上述一小段直线段和一小段圆弧段长度公式。本发明方法使边倒圆型槽开槽精加工的精度一致。
文档编号G05B19/402GK102354156SQ20111025587
公开日2012年2月15日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者乔义明, 史云鹏, 孙智勇, 宋兵, 李强, 杨东波, 王时光, 王治军, 王龙梅, 高岩 申请人:哈尔滨汽轮机厂有限责任公司