数控机床编程辅助方法
【专利摘要】本发明公开了一种数控机床编程辅助方法，涉及数控加工【技术领域】，包括：S1、根据待加工产品的结构通过AUTO?CAD软件绘制准确的AUTO?CAD图形；S2、根据加工所用刀片的各项尺寸通过所述AUTO?CAD软件模拟出刀片图形；S3、在所述AUTO?CAD软件中将所述刀片图形分别放置在所述步骤S1画好的图纸上的各关键点位置；如果所述加工面为圆弧面，需要确定圆弧半径；S4、确定一个原点，测得各所述关键点相对于所述原点的坐标；S5、将测得的各所述关键点的坐标及加工圆弧面时所述刀片轨迹的半径提供给数控机床作为编程使用。本发明借助AUTO?CAD软件为数控机床提供精准的刀塔运行轨迹，即简化了数据编程的难度，又提高了复杂产品的合格率。
【专利说明】数控机床编程辅助方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控加工【技术领域】，特别涉及一种数控机床编程辅助方法。
【背景技术】
[0002]目前国内外数控机床越来越多，各厂家在生产加工产品时，经常会遇到一种情况，即用数控机床加工复杂形状产品时，相关的数控程序编程所需要的程序数据难以计算，同时即使得到了所需数据，加工时也往往难以保证一次将所需的产品形状尺寸准确的加工出来。虽然有些先进的数控机床能够完成程序数据的自我计算，但过程复杂，且受刀片、刀杆、设备的状态及操作人员水平影响较大，大多数厂家和操作人员都难以对该种编程方法进行有效的使用。
[0003]数控机床主要是通过数控程序来控制主轴转动和刀塔的移动，通过刀塔沿数控机床z、x轴移动与主轴转动配合来完成复杂形状产品的加工。其中刀塔在z、x轴坐标系内的精准移动轨迹是加工合格产品的关键。
[0004]数控机床在编程时，除先将刀片进行坐标校准外，另需针对加工的产品，计算出多个关键点的坐标，以供编程时使用。数控机床常见的加工形状有端面平面、圆柱面(里孔/外圆)、锥面(内锥面/外锥面)、圆弧面和圆球面等，若要加工出这些形状，需要提供给数控机床一些关键点的坐标以供编程使用，如端面平面、圆柱面需要提供加工时刀片的起始点和终点坐标；而加工锥面可采用提供起始点和终点坐标的方法，也可以采用极坐标的方法；对于加工圆弧面或圆球面则需要提供起始点、终点坐标以及圆弧半径。只有提供了以上这些数据，才能通过相应的程序指令来完成加工，而这些点坐标的确定是需要通过大量复杂的计算才能得到。
[0005]同时以上这些编程所需的数据的确定，如果仅简单的按图纸尺寸进行计算，并将计算结果输入程序，往往仍难以得到合格的产品，这主要是刀片加工切削面尺寸产生的影响，而这在刀片单一方向移动加工时一般不会产生影响，但当刀片进行往复移动或复合方向移动加工时，刀片加工切削面与工件的接触点会不断变化，这时刀片切削面尺寸会对产品尺寸产生较大的影响，为此需要采用一种方法来消除这方面的影响。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种数控机床编程辅助方法，此数控机床编程辅助方法简单易操作，通过本方法获得的各关键点的坐标值输入到数控机床的程序后，力口工出的产品尺寸准确，合格率高。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:
[0008]一种数控机床编程辅助方法，包括以下步骤:S1、根据待加工产品的结构通过AUTOCAD软件绘制准确的AUTO CAD图形，所述AUTO CAD图形的图形比例为1:1 ;S2、根据加工所用刀片的各项尺寸通过所述AUTO CAD软件以1:1的比例绘制出刀片图形；S3、在所述AUTOCAD软件中将绘制好的多个所述刀片图形分别放置在所述步骤SI画好的图纸上的各关键点位置，在所述图纸上所述刀片的切削面与所述待加工产品的加工面相切，各所述关键点为加工不同加工面时所述刀片运行轨迹的起点和终点；其中如果所述加工面为圆弧面时，还需要确定所述刀片轨迹的半径；S4、确定一个原点，利用所述AUTO CAD软件中的点坐标测量命令测得各所述关键点相对于所述原点的坐标；S5、将测得的各所述关键点的坐标及加工圆弧面时所述刀片轨迹的半径提供给数控机床作为编程使用。
[0009]其中，所述刀片的各项尺寸包括所述刀片的刀尖半径、刀尖夹角及所述刀片与所述数控机床的主轴的夹角。
[0010]其中，所述步骤S3中加工圆弧面时所述刀片轨迹的半径通过如下方法获得:采用三点确定圆弧轨迹的方法画出圆弧轨迹，所述圆弧轨迹为所述刀片加工所述圆弧面时的运行轨迹，然后通过所述AUTO CAD软件中的半径测量命令测得所述刀片轨迹的半径。
[0011]其中，所述三点确定圆弧轨迹的方法包括以下步骤:a、确定所述圆弧轨迹的起点和终点，即在加工所述圆弧面时所述刀片运行轨迹的起点和终点山、在所述待加工产品的AUTO CAD图形上对应所述圆弧面的圆弧上任取一辅助点，在所述辅助点与所述圆弧的圆心之间作一条辅助线；c、以所述辅助点为圆心，以所述刀尖半径为半径画一个辅助圆；d、所述辅助圆与所述辅助线或所述辅助线的延长线之间会有一个交点，所述交点即为所述圆弧轨迹上的第三个点，通过在AUTO CAD中采用三点绘制圆弧的命令，根据所述起点和终点及所述交点绘制出的圆弧即为所述圆弧轨迹。
[0012]其中，所述原点为所述待加工产品的端面中心点。
[0013]其中，所述不同加工面包括端面平面、圆柱面、锥面、圆弧面和圆球面中的一种、两种、多种或全部。
[0014]采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是:
[0015]由于本发明数控机床编程辅助方法是将待加工产品的图形通过AUTO CAD软件以1:1的比例绘制在电脑上，然后在AUTO CAD软件中模拟出实际加工时用的刀片，并将模拟出的刀片放置在待加工产品CAD图形的各关键点位置，通过AUTO CAD软件的点坐标测量命令测得各关键点的坐标，并将各关键点的坐标提供给数控机床编程使用。此方法通过将模拟刀片图形的切削面与待加工产品图形的加工面进行相切的方式，可方便、快捷的获得加工此产品时刀片运行轨迹的各关键点的准确位置，然后通过AUTO CAD软件的点坐标测量命令得出各关键点的坐标，数控设备操作人员只需按照给出的关键点坐标值，通过一些简单常用的命令即可完成程序的编制，且加工出的产品尺寸精确。可见本方法具有以下两个优
占-
^ \\\.[0016]一、在产品各部位的实际加工过程中，刀尖与产品的接触点是不同的，本发明充分的考虑了刀尖在加工精密复杂形状产品时对产品尺寸的影响，使得刀片关键点的坐标准确无误，从而保证了加工出的产品尺寸精确。
[0017]二、利用AUTO CAD绘图软件，简便、快捷并准确的确定关键点的坐标，大大节省了关键点坐标的计算过程。
[0018]综上所述，本发明借助AUTO CAD软件简便、快捷的确定关键点的坐标，并能够为数控机床提供精准的刀塔运行轨迹，即简化了数控编程的难度，又提高了复杂产品的合格率。
【专利附图】
【附图说明】[0019]图1是本发明数控机床编程辅助方法实施例中的待加工产品的结构示意图；
[0020]图2是图1的A-A线剖视图；
[0021]图3是图2的B部放大图；
[0022]图4是本发明数控机床编程辅助方法所用刀片刀尖部分的结构示意图；
[0023]图5是本发明数控机床编程辅助方法加工过程中刀片运行轨迹中各关键点的分布图；
[0024]图6是图5的C部放大图；
[0025]图7是本发明数控机床编程辅助方法中三点确定圆弧的方法示意图；
[0026]其中:30、第一圆柱面,31、第一圆弧面,32、第一圆锥面,33、第二圆弧面,34、第二圆锥面，35、第三圆弧面，36、第三圆锥面，37、第四圆锥面，38、第二圆柱面，50、第一关键点，51、第二关键点，52、第三关键点，53、第四关键点，54、第五关键点，55、第六关键点，56、第七关键点，57、第八关键点，58、第九关键点，59、第十关键点，70、辅助圆，72、辅助线，H、刀片运动轨迹，1、模拟刀片，M、坐标原点，O、圆心，P、辅助点，Q、交点。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。
[0028]一种数控机床编程辅助方法，包括以下步骤:
[0029]S1、根据待加工产品的结构通过AUTO CAD软件绘制准确的AUTO CAD图形，AUTOCAD图形的图形比例为1:1 ;
[0030]S2、根据加工所用刀片的刀尖半径、刀尖夹角及刀片与数控机床的主轴的夹角通过AUTO CAD软件以1:1的比例绘制出刀片图形；
[0031]S3、在AUTO CAD软件中将绘制好的多个刀片图形分别放置在步骤SI画好的图纸上的各关键点位置，在图纸上刀片的切削面与待加工产品的加工面相切，各关键点为加工不同加工面时刀片运行轨迹的起点和终点；其中如果加工面为圆弧面时，需要确定刀片轨迹的半径；
[0032]S4、确定一个原点，利用AUTO CAD软件中的点坐标测量命令测得各关键点相对于原点的坐标；
[0033]S5、将测得的各关键点的坐标及加工圆弧面时刀片轨迹的半径提供给数控机床作为编程使用。
[0034]下面结合具体实例对上述方法时行详细的阐述:
[0035]图1为一个待加工件的结构示意图，图2为此加工件的剖面结构示意图，本实施方式以加工此件的内孔为例对本发明的构思进行详细阐述。如果要加工出图示产品形状，则需要刀塔带动刀片沿纵向和横向进行移动并配合主轴旋转来完成加工。而刀塔的运行轨迹由数控程序来控制，为此就需要在数控程序中将刀塔的准确运行轨迹予以确定。
[0036]图1和图2均为此加工件的1:1图纸，为了看得更清楚，对图2的B部进行了放大，如图3所不,此放大部分内孔的加工面由第一圆柱面30、第一圆弧面31、第一圆锥面32、第二圆弧面33、第二圆锥面34、第三圆弧面35、第三圆锥面36、第四圆锥面37和第二圆柱面38依次连接而成。当刀片加工切削面能够准确的沿上述九个加工面进行切削运行时，配合主轴旋转就能加工出符合要求的精密复杂产品来。图4为用AUTO CAD软件模拟出的用来加工此工件的刀片刀尖部分结构示意图，此刀片为菱形精车刀片，其中刀片的刀尖半径r=0.2mm，刀片夹角b=55°，刀片的安装角度与设备主轴旋转轴线夹角a=12°。将模拟出的刀片以与主轴夹角12° (即与水平线夹角)的方式放置在待加工件1:1比例的图形上，保证刀片的切削工作面与产品待加工面相切，此时刀片的刀尖圆弧的圆心即为刀片切削该处时的关键点，在实际应用中只需获得刀片加工各不同加工面的起点和终点即可。
[0037]如图3、图5和图6共同所示，根据本实施方式中待加工件的结构，只需要确定十个关键点以及其中所涉及圆弧轨迹的半径即可连接出一条精准、完整的刀片运行轨迹H。其中:
[0038]第一关键点50为第一圆柱面30的加工起点，即本工件的加工起点；
[0039]第二关键点51为第一圆柱面30的加工终点，也是第一圆弧面31的加工起点；
[0040]第三关键点52为第一圆弧面31的加工终点，也是第一圆锥面32的加工起点；
[0041]第四关键点53为第一圆锥面32的加工终点，也是第二圆弧面33的加工起点；
[0042]第五关键点54为第二圆弧面33的加工终点，也是第二圆锥面34的加工起点；
[0043]第六关键点55为第二圆锥面34的加工终点，也是第三圆弧面35的加工起点；
[0044]第七关键点56为第三圆弧面35的加工终点，也是第三圆锥面36的加工起点；
[0045]第八关键点57为第三圆锥面36的加工终点，也是第四圆锥面37的加工起点；
[0046]第九关键点58为第四圆锥面37的加工终点，也是第二圆柱面38的加工起点；
[0047]第十关键点59为第二圆柱面38的加工终点，即本工件的加工终点。
[0048]定义工件端面的中心点M为原点，即加工此工件时加工起点在主轴旋转轴的轴线上的投影，坐标为(0,0),然后通过AUTO CAD软件的点坐标测量命令可获得各关键点相对于原点M的准确坐标。
[0049]第二关键点51与第三关键点52之间、第四关键点53与第五关键点54之间以及第六关键点55与第七关键点56之间均为圆弧，这三段圆弧可通过三点确定圆弧轨迹的方式画出，然后通过ATUO CAD软件中的半径测量命令测得这三段圆弧的半径，将十个关键点的坐标值及三段圆弧的半径值提供给数控机床，可使得数控机床得出刀片的精准运行轨迹，从而加工出尺寸合格的精密复杂加工件。
[0050]如图7所示，以加工第一圆弧面31 (如图3所示)时刀片的运行轨迹为例进行阐述，三点确定圆弧轨迹的方式包括以下步骤:
[0051]a、确定圆弧轨迹的起点和终点，起点为第二关键点51，终点为第三关键点52 ；
[0052]b、在工件的AUTO CAD图形上对应第一圆弧面31的圆弧上任取一辅助点P，该圆弧的圆心为0，在辅助点P与圆心O之间做一条辅助线72 ；
[0053]C、以辅助点P为圆心，以刀片的刀尖半径r为半径做一辅助圆70 ；
[0054]d、辅助圆70与辅助线72相交，交点为Q，交点Q即为此段圆弧轨迹上的第三个点，通过在AUTO CAD中采用三点绘制圆弧的命令，根据第二关键点51、交点Q及第三关键点52绘制出的圆弧即为刀片在加工第一圆弧面31时的运行轨迹。
[0055]此实施方式是加工的内圆弧，故交点Q位于辅助线72上，如果加工的是外圆弧，则交点应位于辅助线的延长线上。
[0056]附图所示的产品仅是发明人为了能详细的阐述本发明的构思而采用的具体实例，而本发明的方法并不局限于此种结构的工件，也不局限于工件内孔的加工，本发明的方法可适用于任何一种结构的数控加工件中，对于本发明的方法应用于其它结构的加工件的【具体实施方式】本领域技术人员根据本说明书的描述不需要付出创造性的劳动就可以实现，故本发明的方法应用于其它结构的加工件的【具体实施方式】在此不再详述。
[0057]本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.数控机床编程辅助方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、根据待加工产品的结构通过AUTOCAD软件绘制准确的AUTO CAD图形，所述AUTOCAD图形的图形比例为1:1 ; 52、根据加工所用刀片的各项尺寸通过所述AUTOCAD软件以1:1的比例绘制出刀片图形； 53、在所述AUTOCAD软件中将绘制好的多个所述刀片图形分别放置在所述步骤SI画好的图纸上的各关键点位置，在所述图纸上所述刀片的切削面与所述待加工产品的加工面相切，各所述关键点为加工不同加工面时所述刀片运行轨迹的起点和终点；其中如果所述加工面为圆弧面时，需要确定所述刀片轨迹的半径； 54、确定一个原点，利用所述AUTOCAD软件中的点坐标测量命令测得各所述关键点相对于所述原点的坐标； 55、将测得的各所述关键点的坐标及加工圆弧面时所述刀片轨迹的半径提供给数控机床作为编程使用。
2.根据权利要求1所述的数控机床编程辅助方法，其特征在于，所述刀片的各项尺寸包括所述刀片的刀尖半径、刀尖夹角及所述刀片与所述数控机床的主轴的夹角。
3.根据权利要求2所述的数控机床编程辅助方法，其特征在于，所述步骤S3中加工圆弧面时所述刀片轨迹的半径通过如下方法获得: 采用三点确定圆弧轨迹的方法画出圆弧轨迹，所述圆弧轨迹为所述刀片加工所述圆弧面时的运行轨迹，然后通过所述AUTO CAD软件中的半径测量命令测得所述刀片轨迹的半径。
4.根据权利要求3所述的数控机床编程辅助方法，其特征在于，所述三点确定圆弧轨迹的方法包括以下步骤: a、确定所述圆弧轨迹的起点和终点，即在加工所述圆弧面时所述刀片运行轨迹的起点和终点； b、在所述待加工产品的AUTOCAD图形上对应所述圆弧面的圆弧上任取一辅助点，在所述辅助点与所述圆弧的圆心之间作一条辅助线； C、以所述辅助点为圆心，以所述刀尖半径为半径画一个辅助圆； d、所述辅助圆与所述辅助线或所述辅助线的延伸线之间会有一个交点，所述交点即为所述圆弧轨迹上的第三个点，通过在AUTO CAD中采用三点绘制圆弧的命令，根据所述起点和终点及所述交点绘制出的圆弧即为所述圆弧轨迹。
5.根据权利要求4所述的数控机床编程辅助方法，其特征在于，所述原点为所述待加工产品的端面中心点。
6.根据权利要求1所述的数控机床编程辅助方法，其特征在于，所述不同加工面包括端面平面、圆柱面、锥面、圆弧面和圆球面中的一种、两种、多种或全部。
【文档编号】G05B19/4097GK103838182SQ201410096445
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月15日 优先权日:2014年3月15日
【发明者】张云三, 王洪兵, 国焕然, 张松江, 张洪海, 梁永强 申请人:山东墨龙石油机械股份有限公司