数控机床圆弧加工编程方法与流程

本发明涉及一种数控机床圆弧加工编程方法。

背景技术：

在数控加工中，往往机床操作者也是零件切削程序的编制者，这就要求编制的程序工艺简单，调整方便，加工精度高等。圆弧加工就体现了数控车床的优点，但是在实际加工大圆弧时，经常遇到使用圆弧刀加工圆弧的情况，现在在数控加工编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。在加工工件之前，要把刀具圆弧半径补偿的相关数据输入到存储器中，以便使数控系统对刀具的圆弧半径所引起的误差进行自动补偿。也要把代表车刀形状和位置的参数输入到存储器中，在进行刀具半径补偿时，刀具和工件的相对位置不同，刀具圆弧半径补偿的指令也不同，总共有9种刀具方位，并且还得分辨刀具半径的左补偿和刀具半径右补偿。刀具切削点在不断变化，很多情况下由于不能准确的找到节点，刀具半径补偿操作繁琐，加工工艺的选择不当或缺少辅助计算工具常常出现编程困难，重者出现异常加工误差。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种数控机床圆弧加工编程方法。

本发明采用的技术方案是数控机床圆弧加工编程方法，包含以下步骤：

第一步：以刀具最低点作为对刀点，即加工起始点，根据工件圆弧半径r和刀具圆弧半径r建立数学模型，确定刀具最低点的运动轨迹方程：

凸圆工件刀具最低点运动轨迹方程：x²+(y+r)²＝(r+r)²；

凹圆工件刀具最低点运动轨迹方程：x²+(y+r)²＝(r-r)²；

其中刀具最低点运动轨迹上点的坐标为(x,y)，工件圆弧半径r、刀具圆弧半径r。

第二步：工件圆弧分为凹圆与凸圆，根据刀具最低点运动轨迹方程和工件形状，应用圆弧插补指令进行编程：凸圆选用g03圆弧插补指令，凹圆选用g02圆弧插补指令。

本发明的有益效果是不用刀具半径补偿和刀具位置辨别，只用g02、g03圆弧插补就能完成工件的圆弧加工。应用该方法在编制圆弧程序时思路简单，加工出的零件精度高。克服了圆弧半径补偿的切削效率低、程序编制繁琐复杂等缺点，提高了加工效率、减小了废品率。

附图说明

图1为本发明数控机床圆弧加工编程方法圆弧刀运动轨迹图；

图2为本发明数控机床圆弧加工编程方法刀具轨迹平面直角坐标系。

图中标记为：1-圆弧刀具2-圆弧刀圆心轨迹3-工件圆弧轨迹4-圆弧刀最低点轨迹

具体实施方式

数控机床圆弧加工编程方法，包含以下步骤：

第一步：以刀具最低点作为对刀点，即加工起始点，根据工件圆弧半径r和刀具圆弧半径r建立数学模型，确定刀具最低点的运动轨迹方程：

凸圆工件刀具最低点运动轨迹方程：x²+(y+r)²＝(r+r)²；

凹圆工件刀具最低点运动轨迹方程：x²+(y+r)²＝(r-r)²；

其中刀具最低点运动轨迹上点的坐标为(x,y)，工件圆弧半径r、刀具圆弧半径r。

第二步：工件圆弧分为凹圆与凸圆，根据刀具最低点运动轨迹方程和工件形状，应用圆弧插补指令进行编程：凸圆选用g03圆弧插补指令，凹圆选用g02圆弧插补指令。

下面以加工凹圆弧为例。确定刀具运动轨迹，以工件圆弧的圆心为原点，建立刀具轨迹平面直角坐标系，设工件圆弧半径r、刀具圆弧半径r，刀具轨迹平面直角坐标系见图2。工件圆弧起点坐标为(0，-r)，工件圆弧终点坐标为(r，0)，因此圆弧刀圆心轨迹是以r-r为半径的圆弧。

建立数学模型，确定刀具最低点轨迹方程：根据圆弧刀圆心轨迹和圆弧刀最低点轨迹的关系，以图2凹圆工件为例建立刀具最低点轨迹方程，设刀具最低点运动轨迹上点的坐标为(x,y),则刀具最低点运动轨迹方程为：

x²+(y+r)²＝(r-r)²

因此刀具最低点的轨迹为圆心在(0，-r)，半径为r-r的圆弧，且起点为(0，-r)，终点为(r-r，-r)。

确定工件加工的圆弧起点和终点，总结零件加工轨迹半径。在加工凹圆工件时刀具轨迹为圆心在(0，-r)，半径为r-r的圆弧，且起点为(0，-r)，终点为(r-r，-r)；在加工凸圆时刀具轨迹为圆心在(0，-r)，半径为r+r的圆弧，且起点为(0，r)，终点为(r+r，-r)。其中r为工件圆弧半径，r为刀具圆弧半径。具体参照凸圆与凹圆工件刀具轨迹对照表。

表一凸圆与凹圆工件刀具轨迹对照表

应用表一的规律根据工件形状，刀具半径和工件半径，确定刀具圆弧加工的起点和终点，应用g02圆弧插补指令进行数控编程。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种数控机床圆弧加工编程方法，第一步：以刀具最低点作为对刀点，即加工起始点，根据工件圆弧半径R和刀具圆弧半径r建立数学模型，确定刀具最低点的运动轨迹方程：凸圆工件刀具最低点运动轨迹方程：x2+(y+r)2＝(R+r)2；凹圆工件刀具最低点运动轨迹方程：x2+(y+r)2＝(R‑r)2。第二步：工件圆弧分为凹圆与凸圆，根据刀具最低点运动轨迹方程和工件形状，应用圆弧插补指令进行编程。本发明的有益效果是不用刀具半径补偿和刀具位置辨别，只用G02、G03圆弧插补就能完成工件的圆弧加工。应用该方法在编制圆弧程序时思路简单，加工出的零件精度高。克服了圆弧半径补偿的切削效率低、程序编制繁琐复杂等缺点，提高了加工效率、减小了废品率。

技术研发人员：秦美超;宋华威;潘海鹏;李嘉飞;严情木;刘贤东
受保护的技术使用者：中车大连机车车辆有限公司
技术研发日：2017.12.06
技术公布日：2018.04.20