专利名称：多截面特征加工的c轴代码生成方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数控领域，具体而言，涉及一种多截面特征加工的C轴代码生成方法 和装置。
背景技术：
随着数控机床的性能向高速、高精、复合方面发展，充分开发利用机床的功能就成 为数控编程人员和数控加工人员的工作内容。对于数控车床，一般只能进行X轴和Z轴联 动插补，因此限制了零件的加工范围。而对配备C轴的机床来说，复合了二轴车床与铣床的 功能，能够在一次装夹中，进行多工序加工，使零件装夹、定位次数减少，车削、铣削部位一 刀加工完成，大大地提高了机床的工艺适用范围。数控车床的C轴，即绕Z轴的回转轴，可以实现主轴在周向任意位置的定向控制。 根据这一特性，C轴与其他两个进给轴(X轴、Z轴)进行插补，可实现任意曲线轮廓的加工。 C轴可以完成主轴分度、极坐标插补和圆柱插补等功能。在现有C轴数控车床的多截面特征加工中，从处理零件截面视图到生成C轴加工 代码，均需要人工进行掌控操作，所消耗的时间较长，降低了生产效率，而且较易出现错误， 无法胜任复杂形状零件的编程。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种多截面特征加工的C轴代码生成方法和装置，其可 以根据多截面的轮廓曲线，自动确定多截面特征加工的轨迹路径，并生成多截面特征加工 的C轴加工代码。根据本发明的一个方面，提供了一种多截面特征加工的C轴代码生成方法，该方 法包括以下步骤调入多截面的轮廓曲线；接收加工所需的工艺参数；根据工艺参数将多 截面的轮廓曲线离散成数目相同的均勻离散点；将多截面中相邻截面的相应离散点按照直 线段相连，得到多截面特征加工的加工轨迹；根据加工轨迹生成C轴加工代码。根据本发明的另一个方面，还提供了一种多截面特征加工的C轴代码生成装置， 该装置包括曲线调入模块，用于调入多截面的轮廓曲线；参数接收模块，用于接收加工所 需的工艺参数，工艺参数包括加工精度、加工余量、角度增量以及往复或单向；曲线离散 模块，用于根据工艺参数将多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均勻离散点；轨迹生成模 块，用于将多截面中相邻截面的相应离散点按照直线段相连，得到多截面特征加工的加工 轨迹；代码生成模块，用于根据加工轨迹生成C轴加工代码。在上述实施例中，根据加工所需的工艺参数将多截面的轮廓曲线离散成数目相同 的均勻离散点，并将相邻截面的相应离散点按照直线段相连得到加工轨迹，进而根据加工 轨迹生成多截面特征加工的C轴加工代码，从而实现了从处理零件截面到得到加工路径轨 迹和C轴加工代码的自动化，而不需要人工的介入，节省了时间，提高了劳动生产率，并可 以避免加工零件过程中由于加工代码错误而导致的零件残次品，克服了现有技术中存在的问题。
图1是根据本方面一个实施例的多截面特征加工的C轴代码生成方法流程图；图2是根据本发明一个实施例的多截面特征加工示意图；图3是根据本发明一个实施例的调入多截面的轮廓曲线的方法流程图；图4是根据本发明一个实施例的将多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均勻离 散点的方法流程图；图5是根据本方面一个实施例的多截面特征加工的C轴代码生成装置框图；图6是根据本发明一个优选实施例的代码生成模块框图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例，对本发明进行详细阐述。图1是根据本方面一个实施例的多截面特征加工的C轴代码生成方法流程图，该 方法包括以下步骤S10，调入多截面的轮廓曲线；S20，接收加工所需的工艺参数；S30，根据工艺参数将多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均勻离散点；S40，将多截面中相邻截面的相应离散点按照直线段相连，得到多截面特征加工的 加工轨迹；S50，根据加工轨迹生成C轴加工代码。在本实施例中，根据加工所需的工艺参数将多截面的轮廓曲线离散成数目相同的 均勻离散点，并将相邻截面的相应离散点按照直线段相连得到加工轨迹，进而根据加工轨 迹生成多截面特征加工的C轴加工代码，从而实现了从处理零件截面到得到加工路径轨迹 和C轴加工代码的自动化，而不需要人工的介入，节省了时间，提高了劳动生产率，并可以 避免加工零件过程中由于加工代码错误而导致的零件残次品，克服了现有技术中存在的问 题。在本发明的实施例中，多截面也可以称为变截面，是指零件在不同轴线位置处的 截面形状是不同的。截面可以是由多线段组成，如六边形，也可以是由一条曲线组成，如椭 圆形等。图2是根据本发明一个实施例的多截面特征加工示意图，如图2所示，多截面包括 三个截面椭圆形、圆形、六边形组成。本发明的实施例，既支持单一轮廓曲线的多截面特征 加工，也支持变截面特征加工，即从一个截面渐变到另外一个截面。图3是根据本发明一个实施例的调入多截面的轮廓曲线的方法流程图，该方法包 括S102，拾取多截面的左视图的坐标原点，并拾取多截面中第一个截面的左视图的 第一加工轮廓起点，这里所说的第一个截面是指按照多截面的拾取顺序确定的，而第一加 工轮廓起点是随机拾取的；S104，将坐标原点与第一加工轮廓起点的连线与坐标系X轴的夹角作为多截面的
6起始角度，根据起始角度分别确定除第一个截面之外的多截面的加工轮廓起点；S106，根据第一加工轮廓起点和加工轮廓起点分别拾取多截面左视图的轮廓线；S108，分别拾取多截面的截面线所在轴线的位置点。在图3的实施例中，分别对多截面中每一个截面线进行拾取。本发明实施例中的工艺参数包括加工精度、加工余量、角度增量以及往复或单 向，其中加工精度指的是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求 的理想几何参数的符合程度；加工余量指的是加工后零件表面相对于图纸要求的表面所留 的厚度；角度增量指的是相邻两离散点与其所在截面中心的中心角的最大值；往复或单向 指的是加工过程中，按单一方向加工还是采用往复的方式加工。。图4是根据本发明一个实施例的将多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均勻离 散点的方法流程图，该方法包括从第一个截面开始，按照加工余量等距多截面的轮廓曲线；并根据加工精度离散 等距后的多截面的轮廓曲线；进而将角度增量作为最大角度，控制多截面的轮廓曲线离散 成数目相同的均勻离散点；以及根据往复或单向方向，顺序以直线段连接多截面的轮廓曲 线的离散点，得到加工轨迹。其中，离散点是按照精度离散截面曲线得到的点列。加工轮廓起点可能在这些离 散点中，也可能不在。如果加工轮廓起点不在这些离散点中，则将加工轮廓起点插入到序列 中，加工轮廓起点作为第一个加工点，离散点要根据其进行重新排序。在图4的实施例中，当多截面中不同截面的离散点的数目不同时，将角度增量作 为最大角度，控制多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均勻离散点步骤具体包括将角度 增量作为最大角度，控制多截面的轮廓曲线的相邻离散点与其所在截面中心的中心角，使 多截面的轮廓曲线的离散点均勻分布；若多截面的轮廓曲线的离散点的数目不同，则以其 中离散点数目的最大值maX_nUm作为标准，在离散点数目小于最大值maxjum的截面中，在 间距较大的离散点中间插入点，使离散点的数目等于最大值maX_nUm，并使插入点后的各离 散点均勻分布。本发明实施例中往复方式采用双向的加工方向，而单向方式每次加工完一行，则 回退到安全高度，再回到起始位置，进行下一行的加工。在本发明的一个实施例中，根据加工轨迹生成C轴加工代码具体包括对加工轨 迹进行解析，得到预定格式的加工轨迹数据；根据设定的精度将加工轨迹数据中的多个小 直线段优化成直线段或圆弧；对优化后的加工轨迹数据进行安全性检查，判断加工轨迹数 据中各轴的坐标值是否超出机床的最大规定行程，并判断加工轨迹数据中圆弧对应的圆心 角是否超出机床允许的最大圆心角，以及将加工轨迹数据中机床不支持的轨迹类型转换为 机床支持的轨迹类型；对机床配置文件进行解析，得到设定格式代码的控制参数；若加工 轨迹数据符合安全性要求，根据控制参数和加工轨迹数据生成设定格式的C轴加工代码。如下为根据图2实施例按照往复方式生成的C轴加工代码%01234(NC0011. CUT,06/11/10,09:43:16)NlO G50 S10000
.388
N90GOOX84.370
N92GOlX50.000Z100.000c--20.000F10.000
N94GOlX72.541Z200.000c--20.000
N96GOOX75.799
N98GOlX50.000Z100.000c--30.000F10.OOONlOOGOlX90.OOOZO. OOO c--30. OOO
N102GOOX84.370
N104GOlX50.OOOZ100.OOOC-40. OOOFlO.OOO
N106GOlX80.474Z200.OOOC-40.OOO
N108GOOX86.570
NllOGOlX50.OOOZ100.OOOC-50. OOOFlO.OOO
N112GOlX80.505ZO. OOO c--50. OOO
N114GOOX79.282
N116GOlX50.OOOZ100.OOOC-60. OOOFlO.OOO
N118GOlX93.825Z200.OOOC-60. OOO
N120GOOXlOl.388
N122GOlX50.OOOZ100.OOOC-70. OOOFlO.OOO
N124GOlX80.505ZO. OOO c--70. OOO
N126GOOX84.370
N128GOlX50.OOOZ100.OOOC-80. OOOFlO.OOO
N130GOlX107. 54CZ200.000 C-80.000
N132GOOX109.998
N134GOlX50.OOOZ100.OOOC-90. OOOFlO.OOO
N136GOlX90.OOOZO. OOO c--90. OOO
N138GOOX84.370
N140GOlX50.OOOZ100.OOOc-100. OOOFlO.OOO
N142GOlX107. 54CZ200.000 C-100. OOO
N144GOOXlOl.388
N146GOlX50.OOOZ100.OOOC-110. OOOFlO.OOO
N148GOlX80.505ZO. OOO c--110. OOO
N150GOOX79.282
N152GOlX50.OOOZ100.OOOC-120. OOOFlO.OOO
N154GOlX93.825Z200.OOOC-120. OOO
N156GOOX86.570
N158GOlX50.OOOZ100.OOOC-130. OOOFlO.OOO
N160GOlX80.505ZO. OOO c--130. OOO
N162GOOX84.370
N164GOlX50.OOOZ100.OOOC-140. OOOFlO.OOO
N166GOlX80.474Z200.OOOC-140. OOO
N168GOOX75.799
N170GOlX50.OOOΖ100.OOO c-150.OOOFlO.OOO
N172GOlX90.OOOZO.OOO C-150. OOO
N174GOOX84.370
N176GOlX50.OOOZ100.OOO C-160.OOOFlO.OOO
N178GOlX72.541Z200.OOO c-160.OOO
N180GOOX70.623
N182GOlX50.OOOZ100.OOO C-170.OOOFlO.OOO
N184GOlX80.505ZO.OOO C-170. OOO
N186GOOX79.282
N188GOlX50.OOOZ100.OOO C-180.OOOFlO.OOO
N190GOlX70.OOOZ200.OOO C-180.OOO
N192GOOX70.623
N194GOlX50.OOOZ100.OOO C-190.OOOFlO.OOO
N196GOlX80.505ZO.OOO C-190. OOO
N198GOOX84.370
N200GOlX50.OOOZ100.OOO C-200.OOOFlO.OOO
N202GOlX72.541Z200.OOO C-200.OOO
N204GOOX75.799
N206GOlX50.OOOZ100.OOO C-210.OOOFlO.OOO
N208GOlX90.OOOZO.OOO C-210. OOO
N210GOOX84.370
N212GOlX50.OOOZ100.OOO C-220.OOOFlO.OOO
N214GOlX80.474Z200.OOO C-220.OOO
N216GOOX86.570
N218GOlX50.OOOZ100.OOO C-230.OOOFlO.OOO
N220GOlX80.505ZO.OOO C-230. OOO
N222GOOX79.282
N224GOlX50.OOOZ100.OOO C-240.OOOFlO.OOO
N226GOlX93.825Z200.OOO C-240.OOO
N228GOOΧΙΟ].388
N230GOlΧ50.OOOZ100.OOO C-250.OOOFlO.OOO
N232GOlΧ80.505ZO.OOO C-250. OOO
N234GOOΧ84.370
N236GOlΧ50.OOOZ100.OOO C-260.OOOFlO.OOO
N238GOlΧ107.540 Ζ200.OOO C-260. OOO
N240GOlΧ54.781C-260. OOO F20. OOO
N242GOOΧ23] 306 Ζ284. 530
N244M09
N246 M30%图5是根据本方面一个实施例的多截面特征加工的C轴代码生成装置框图，该装 置包括曲线调入模块10，用于调入多截面的轮廓曲线；参数接收模块20，用于接收加工所需的工艺参数，工艺参数包括加工精度、加工 余量、角度增量以及往复或单向；曲线离散模块30，用于根据工艺参数将多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均勻 离散点；轨迹生成模块40，用于将多截面中相邻截面的相应离散点按照直线段相连，得到 多截面特征加工的加工轨迹；代码生成模块50，用于根据加工轨迹生成C轴加工代码。在本实施例中，根据加工所需的工艺参数将多截面的轮廓曲线离散成数目相同的 均勻离散点，并将相邻截面的相应离散点按照直线段相连得到加工轨迹，进而根据加工轨 迹生成多截面特征加工的C轴加工代码，从而实现了从处理零件截面到得到加工路径轨迹 和C轴加工代码的自动化，而不需要人工的介入，节省了时间，提高了劳动生产率，并可以 避免加工零件过程中由于加工代码错误而导致的零件残次品，克服了现有技术中存在的问 题。进一步地，曲线调入模块包括第一起点确定单元，用于拾取多截面的左视图的坐 标原点，并拾取多截面中第一个截面的左视图的第一加工轮廓起点；第二起点确定单元，用 于将坐标原点与第一加工轮廓起点的连线与坐标系X轴的夹角作为多截面的起始角度，根 据起始角度分别确定除第一个截面之外的多截面的加工轮廓起点；位置点确定单元，用于 根据第一加工轮廓起点和加工轮廓起点分别拾取多截面左视图的轮廓线，以及分别拾取多 截面的截面线所在轴线的位置点。进一步地，曲线离散模块包括等距单元，用于按照加工余量等距多截面的轮廓曲 线；离散单元，用于根据加工精度离散等距后的多截面的轮廓曲线；均等单元，用于将角度 增量作为最大角度，控制多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均勻离散点；轨迹单元，用于 根据往复或单向方向，顺序以直线段连接多截面的轮廓曲线的离散点，得到加工轨迹。图6是根据本发明一个优选实施例的代码生成模块框图，该模块包括刀位文件 解析单元，用于对加工轨迹进行解析，得到预定格式的加工轨迹数据；数据优化单元，用于 根据设定的精度将加工轨迹数据中的多个小直线段优化成直线段或圆弧；数据安全检查 单元，用于对优化后的加工轨迹数据进行安全性检查，判断加工轨迹数据中各轴的坐标值 是否超出机床的最大规定行程，并判断加工轨迹数据中圆弧对应的圆心角是否超出机床允 许的最大圆心角，以及将加工轨迹数据中机床不支持的轨迹类型转换为机床支持的轨迹类 型；配置文件解析单元，用于对机床配置文件进行解析，得到设定格式代码的控制参数；代 码输出单元，用于若加工轨迹数据符合安全性要求，根据控制参数和加工轨迹数据生成设 定格式的C轴加工代码。在实际应用中，各种数控系统接收的程序代码的格式是不同的，所需要生成的C 轴代码也是不一样的，可以把这些格式要求写在配置文件中，要生成哪种格式的程序代码，
11就选择相应格式的配置文件。刀位文件解析单元负责把用户(可以是真正的人也可以是CAM(ComputerAided Manage，计算机辅助管理)软件调用)输入的刀位文件读入C轴代码生成装置中，此时可以 把其它CAM输出的刀位文件进行转换，解析成C轴代码生成装置内部需要的轨迹数据。此 轨迹数据是在计算机内存中的，中间不会输出。后置过程结束，此数据也自动被释放掉。其中，刀位文件指的是CAM系统向刀位文件解析单元传输的数据文件，其中包括 了刀位数据及其它的工艺数据和后置处理所需要的信息。生成C轴代码格式等数据就存储 在工艺参数中，通过刀位文件传输到刀位文件解析单元，以供输出加工代码使用。数据优化单元对读入进来的轨迹数据进行优化，根据一定的精度把小直线段优化 成直线段或圆弧，能缩短加工时间，提高加工品质。数据安全检查单元对轨迹数据进行安全 性检查，对不支持圆弧的机床，可以把圆弧离散成直线；有的机床只支持Ti、YZ和ZX平面 内的圆弧，则需要把不属于这三个平面内的圆弧离散成直线。机床配置文件是控制后置的 代码生成装置生成不同代码的各个参数的集合，该文件可以是文本，允许用户自己配置，因 此，需要把用户配置的内容解析成后置系统熟悉的控制语句，做为内部的控制参数，来控制 后置过程生成不同的代码文件，该单元的作用就是把用户配置的内容转换成后置系统内部 的控制参数。本发明的上述实施例可以实现任意复杂形状的多截面特征加工，自动生成C轴代 码，实现了 C轴数控车床对零件加工的流水化。以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性 的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变， 修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
一种多截面特征加工的C轴代码生成方法，其特征在于，包括以下步骤调入多截面的轮廓曲线；接收加工所需的工艺参数；根据所述工艺参数将所述多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均匀离散点；将所述多截面中相邻截面的相应离散点按照直线段相连，得到多截面特征加工的加工轨迹；根据所述加工轨迹生成C轴加工代码。
2.根据权利要求1所述的C轴代码生成方法，其特征在于，调入多截面的轮廓曲线步骤 包括拾取多截面的左视图的坐标原点，并拾取所述多截面中第一个截面的左视图的第一加 工轮廓起点；将所述坐标原点与所述第一加工轮廓起点的连线与坐标系X轴的夹角作为所述多截 面的起始角度，根据所述起始角度分别确定除所述第一个截面之外的所述多截面的加工轮 廓起点；根据所述第一加工轮廓起点和所述加工轮廓起点分别拾取所述多截面左视图的轮廓 线，以及分别拾取所述多截面的截面线所在轴线的位置点。
3.根据权利要求1所述的C轴代码生成方法，其特征在于，所述工艺参数包括 加工精度、加工余量、角度增量以及往复或单向。
4.根据权利要求3所述的C轴代码生成方法，其特征在于，根据所述工艺参数将所述多 截面的轮廓曲线离散成数目相同的均勻离散点步骤包括按照所述加工余量等距所述多截面的轮廓曲线； 根据所述加工精度离散等距后的所述多截面的轮廓曲线；将所述角度增量作为最大角度，控制所述多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均勻离根据往复或单向方向，按顺序以直线段连接所述多截面的轮廓曲线的离散点，得到加 工轨迹。
5.根据权利要求4所述的C轴代码生成方法，其特征在于，将所述角度增量作为最大角 度，控制所述多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均勻离散点步骤包括将所述角度增量作为最大角度，控制所述多截面的轮廓曲线的相邻离散点与其所在截 面中心的中心角，使所述多截面的轮廓曲线的离散点均勻分布；若所述多截面的轮廓曲线的离散点的数目不同，则以其中离散点数目的最大值作为标 准，在离散点数目小于所述最大值的截面中，在间距较大的离散点中间插入点，使离散点的 数目等于所述最大值，并使插入点后的各离散点均勻分布。
6.根据权利要求1所述的C轴代码生成方法，其特征在于，根据所述加工轨迹生成C轴 加工代码步骤包括对所述加工轨迹进行解析，得到预定格式的加工轨迹数据； 根据设定的精度将所述加工轨迹数据中的多个小直线段优化成直线段或圆弧； 对优化后的所述加工轨迹数据进行安全性检查，判断所述加工轨迹数据中各轴的坐标 值是否超出机床的最大规定行程，并判断所述加工轨迹数据中圆弧对应的圆心角是否超出机床允许的最大圆心角，以及将所述加工轨迹数据中机床不支持的轨迹类型转换为机床支 持的轨迹类型；对机床配置文件进行解析，得到设定格式代码的控制参数；若所述加工轨迹数据符合安全性要求，根据所述控制参数和所述加工轨迹数据生成所 述设定格式的C轴加工代码。
7.一种多截面特征加工的C轴代码生成装置，其特征在于，包括 曲线调入模块，用于调入多截面的轮廓曲线；参数接收模块，用于接收加工所需的工艺参数，所述工艺参数包括加工精度、加工余 量、角度增量以及往复或单向；曲线离散模块，用于根据所述工艺参数将所述多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均 勻离散点；轨迹生成模块，用于将所述多截面中相邻截面的相应离散点按照直线段相连，得到多 截面特征加工的加工轨迹；代码生成模块，用于根据所述加工轨迹生成C轴加工代码。
8.根据权利要求7所述的C轴代码生成装置，其特征在于，所述曲线调入模块包括 第一起点确定单元，用于拾取多截面的左视图的坐标原点，并拾取所述多截面中第一个截面的左视图的第一加工轮廓起点；第二起点确定单元，用于将所述坐标原点与所述第一加工轮廓起点的连线与坐标系X 轴的夹角作为所述多截面的起始角度，根据所述起始角度分别确定除所述第一个截面之外 的所述多截面的加工轮廓起点；位置点确定单元，用于根据所述第一加工轮廓起点和所述加工轮廓起点分别拾取所述 多截面左视图的轮廓线，以及分别拾取所述多截面的截面线所在轴线的位置点。
9.根据权利要求7所述的C轴代码生成装置，其特征在于，所述曲线离散模块包括 等距单元，用于按照所述加工余量等距所述多截面的轮廓曲线；离散单元，用于根据所述加工精度离散等距后的所述多截面的轮廓曲线； 均等单元，用于将所述角度增量作为最大角度，控制所述多截面的轮廓曲线离散成数 目相同的均勻离散点；轨迹单元，用于根据往复或单向方向，顺序以直线段连接所述多截面的轮廓曲线的离 散点，得到加工轨迹。
10.根据权利要求7所述的C轴代码生成装置，其特征在于，所述代码生成模块包括 刀位文件解析单元，用于对所述加工轨迹进行解析，得到预定格式的加工轨迹数据； 数据优化单元，用于根据设定的精度将所述加工轨迹数据中的多个小直线段优化成直线段或圆弧；数据安全检查单元，用于对优化后的所述加工轨迹数据进行安全性检查，判断所述加 工轨迹数据中各轴的坐标值是否超出机床的最大规定行程，并判断所述加工轨迹数据中圆 弧对应的圆心角是否超出机床允许的最大圆心角，以及将所述加工轨迹数据中机床不支持 的轨迹类型转换为机床支持的轨迹类型；配置文件解析单元，用于对机床配置文件进行解析，得到设定格式代码的控制参数； 代码输出单元，用于若所述加工轨迹数据符合安全性要求，根据所述控制参数和所述加工轨迹数据生成所述设定格式的C轴加工代码。
全文摘要
本发明公开了一种多截面特征加工的C轴代码生成方法和装置，其中该方法包括以下步骤调入多截面的轮廓曲线；接收加工所需的工艺参数；根据工艺参数将多截面的轮廓曲线离散成数目相同的均匀离散点；将多截面中相邻截面的相应离散点按照直线段相连，得到多截面特征加工的加工轨迹；根据加工轨迹生成C轴加工代码。本发明实现了从处理零件截面到得到加工路径轨迹和C轴加工代码的自动化，而不需要人工的介入，节省了时间，提高了劳动生产率，并可以避免加工零件过程中由于加工代码错误而导致的零件残次品，克服了现有技术中存在的问题。
文档编号G05B19/19GK101957609SQ20101025084
公开日2011年1月26日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者白俊涛, 贾喜存, 高玉凤 申请人:北京数码大方科技有限公司