专利名称：一种数控机床的自动跟随加工方法
技术领域：
本发明涉及数控机床的加工方法，尤其涉及一种针对大型长轴类零件的数控机床 的自动跟随加工方法。
背景技术：
通过数控机床加工长轴类零件时，由于零件的轴径比过大，一般采用首尾夹持的 加工方式，但是由于零件自重原因，会在水平方向上产生两头高中间凹的变形，影响加工尺 寸和加工精度。为了提高加工尺寸的精度，目前采用的方法是在刀具前面设置跟刀支撑，并 且在零件下方相应位置设置前、后两组跟随工件支撑机构，加工时根据Z轴实际位置，通过 加工程序编程控制前、后跟随工件支撑机构先后升、降，以保证既能够减小零件变形又能够 让加工体通过。但是该方法存在以下不足下方跟随工件支撑机构的支撑消失时，零件形变 变化会影响加工尺寸和加工精度；刀片损坏频繁；更换加工零件时，前、后支撑机构的调整 繁琐；加工程序及PLC编程复杂。
发明内容
发明目的为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种数控机床的自动跟 随加工方法，在保证大型长轴类零件的加工精度的同时，简化加工工序。技术方案为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种数控机床的自动跟随加工方法，所述方法包括如下步骤(1)根据工件加工要求编写加工主程序、设定跟随精度范围，调整跟随刀具沿Z轴 移动并实时测量工件上相应点在竖直方向上变形量的测量装置，启动数控机床；(2)通过步骤(1)中的测量装置测量变形量，并判断变形量是否达到设定范围，若 判断结果为否，则通过主程序加工；(3)若步骤O)中的判断结果为是，则启动系统中断子程序，微调刀具在竖直方向 的上下位置，使刀具中心跟随零件轴线移动，以消除工件变形对加工造成的不利影响。(4)中断子程序返回，继续主程序加工；(5)判断加工是否结束，若判断结果为否，则返回步骤O)(6)若步骤(5)中的判断结果为是，则加工结束。所述测量装置包括感应块、随动杆、沿加工工件表面滚动的随动滚轮、和检测感应 块竖直方向位移的感应块检测元件，所述感应块和随动滚轮都固定在随动杆上；所述感应 块检测元件固定在竖直方向的刀具轴上。使用时，随动杆通过随动滚轮跟随工件的加工在工件表面移动，感应块在竖直方 向上产生移动，感应块检测元件实时检测感应块在竖直方向上的位移量，即检测加工工件 相应位置在竖直方向上的位移量。所述感应块包括上感应块和下感应块，所述感应块检测元件包括检测上感应块竖 直方向位移的上感应块检测元件和检测下感应块竖直方向位移的下感应块检测元件；所述上感应块和下感应块固定在随动杆上，上感应块检测元件和下感应块检测元件固定在竖直 方向的刀具轴上。上感应块和下感应块可以分别检测加工工件在在竖直方向上向下变形和向上变 形的变形量；对于长轴类零件的两头高中间凹的变形，至少可以将加工零件在在最低点处 分成两段进行加工，对于分成的这两段就可以通过不同的感应块进行检测。所述上感应块的位置可以高于下感应块，这样，上感应块检测元件即低于上感应 块的位置，下感应块检测元件即高于下感应块的位置。所述检测元件可以采用接近开关，或者采用红外线距离检测元件进行精确检测。有益效果本发明提供的一种数控机床的自动跟随加工方法，在加工长轴类零件 时，可以取消跟随工件支撑机构，避免由于跟随工件支撑机构的支撑变化时所导致的问题， 能够保证加工精度要求。
图1为使用本发明方法加工的零件的结构示意图；图2为加工图1所示零件使用的刀具及刀具方向示意图；图3为测量装置结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作更进一步的说明。一种使用数控机床的自动跟随加工方法加工图1所示加工零件的结构示意图，其 使用的刀具及刀具方向的设定如图2所示。被加工工件长度为12000mm，直径200mm，其轴 径尺寸比达到60 1。实线为工件理想外形轮廓，虚线为工件弯曲外形轮廓。根据工件中 心C点将被加工工件分成两段进行加工A-C'段，记为a段；C' -B段，记为b段，具体的加 工方法如下(1)根据工件加工要求编写加工主程序、设定跟随精度范围，调整跟随刀具沿Z轴 移动并实时测量工件上相应点在竖直方向上变形量的测量装置，启动数控机床；(2)通过步骤(1)中的测量装置测量变形量，并判断变形量是否达到设定范围，若 判断结果为否，则通过主程序加工；(3)若步骤O)中的判断结果为是，则启动系统中断子程序，微调刀具在竖直方向 (即V轴方向)的上下位置，使刀具中心跟随零件轴线移动；(4)中断子程序返回，继续主程序加工；(5)判断加工是否结束，若判断结果为否，则返回步骤O)(6)若步骤(5)中的判断结果为是，则加工结束。所述测量装置结构如图3所示，包括感应块、随动杆(5)、沿加工工件表面滚动的 随动滚轮(6)、和检测感应块竖直方向位移的感应块检测元件，所述感应块和随动滚轮(6) 都固定在随动杆( 上；所述感应块检测元件固定在竖直方向的刀具轴上；其中感应块包 括上感应块( 和下感应块G)，所述感应块检测元件包括检测上感应块竖直方向位 移的上感应块检测元件(1)和检测下感应块(4)竖直方向位移的下感应块检测元件(3)； 所述上感应块( 和下感应块固定在随动杆( 左右两侧上，上感应块检测元件(1)位于上感应块( 的下方，下感应块检测元件C3)位于下感应块(4)的上方；所述感应块检 测元件为接近开关。加工a段时，随动杆(5)带动感应块(2)下降，当接近开关⑴与感应块(2)之间 的距离达到接近开关的检测距离d = Imm(即设定的跟随精度)时，接近开关⑴接通，启 动系统中断子程序AA，V轴增量向下，中断程序返回主程序继续加工，循环执行上述过程。相反，加工b段时，随动杆(5)带动感应块(4)上升，当接近开关(3)与感应块(4) 之间的距离达到接近开关的检测距离d = Imm(即设定的跟随精度)时，接近开关(3)接 通，启动系统中断子程序BB，V轴增量向上，中断程序返回主程序继续加工，循环执行上述 过程。其中零件主程序编程如下零件主程序L200 % _N_L200_MPF； $PATH = /_N_MPF_D IRG64 G94；连续分进给SETINT(I) PRIO = 1 AA ；接近开关1接通启动子程序AASETINT (3) PRIO = 1 BB ；接近开关3接通启动子程序BB…GOl Z = 10000 C = 3600 F250…零件中断子程序AA编程如下子程序AA % _N_AA_SPF;$PATH = /_N_CUS_DIRPROC KK SAVEG91 GOl V-0. 5 ZlOO C36 F250 ;V 轴增量向下进给 0. 5mmMl 7；子程序返回零件中断子程序BB编程如下子程序BB % _N_AA_SPF;$PATH = /_N_CUS_DIRPROC KK SAVEG91 GOl V0. 5 ZlOO C36 F250 ；V 轴增量向上进给 0. 5mmMl 7；子程序返回以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种数控机床的自动跟随加工方法，其特征在于所述方法包括如下步骤(1)根据工件加工要求编写加工主程序、设定跟随精度范围，调整跟随刀具沿Z轴移动 并实时测量工件上相应点在竖直方向上变形量的测量装置，启动数控机床；(2)通过步骤(1)中的测量装置测量变形量，并判断变形量是否达到设定范围，若判断 结果为否，则通过主程序加工；(3)若步骤O)中的判断结果为是，则启动系统中断子程序，微调刀具在竖直方向的上 下位置，使刀具中心跟随零件轴线移动；(4)中断子程序返回，继续主程序加工；(5)判断加工是否结束，若判断结果为否，则返回步骤O)(6)若步骤(5)中的判断结果为是，则加工结束。
2.根据权利要求1所述的数控机床的自动跟随加工方法，其特征在于所述步骤(1) 中的测量装置包括感应块、随动杆(5)、沿加工工件表面滚动的随动滚轮(6)、和检测感应 块竖直方向位移的感应块检测元件，所述感应块和随动滚轮(6)都固定在随动杆( 上；所 述感应块检测元件固定在竖直方向的刀具轴上。
3.根据权利要求2所述的数控机床的自动跟随加工方法，其特征在于所述感应块包 括上感应块( 和下感应块，所述感应块检测元件包括检测上感应块( 竖直方向位移 的上感应块检测元件(1)和检测下感应块(4)竖直方向位移的下感应块检测元件(3)；所 述上感应块( 和下感应块固定在随动杆( 上，上感应块检测元件(1)和下感应块 检测元件(3)固定在竖直方向的刀具轴上。
4.根据权利要求3所述的数控机床的自动跟随加工方法，其特征在于所述上感应块 (2)的位置高于下感应块(4)。
5.根据权利要求2所述的数控机床的自动跟随加工方法，其特征在于所述检测元件 为接近开关或者红外线距离检测元件。
全文摘要
本发明公开了一种数控机床的自动跟随加工方法，使用测量装置实时检测加工工件在竖直方向上的变形位移量，并根据位移量调用中断子程序，调整刀具在竖直方向上的位置，以保证加工精度。本发明提供的一种数控机床的自动跟随加工方法，在加工长轴类零件时，可以取消跟随工件支撑机构，避免由于跟随工件支撑机构的支撑变化时所导致的问题，能够保证加工精度要求。
文档编号G05B19/18GK102081375SQ20101059890
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者张志英, 王斌, 董元辉, 赵义顺, 赵文祥, 陈慧 申请人:南京数控机床有限公司