專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)銼刀的加工控制方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種旋轉(zhuǎn)銼刀的加工控制方法及其系統(tǒng)。該項(xiàng)發(fā)明主要應(yīng)用于機(jī)電一體化的數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其在旋轉(zhuǎn)銼刀加工控制應(yīng)用上。
背景技術(shù)：
目前實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)銼刀功能的數(shù)控系統(tǒng)是通過把旋轉(zhuǎn)銼刀的表面軌跡在mastercam 等軟件中畫出來，通過mastercam后處理，把軌跡打散成小線段，生成GOl或者G02等基本 的G代碼。當(dāng)遇到?jīng)]有G代碼解析的數(shù)控系統(tǒng)，則后處理的軟件代碼生成的G代碼并不能 執(zhí)行導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)銼刀的工藝不能實(shí)現(xiàn)。這種方法的實(shí)現(xiàn)則有很大的局限性1.依賴于能夠后處理的軟件，對(duì)于沒有G代碼解析的數(shù)控系統(tǒng)還需要增加G代碼 解析和G代碼的執(zhí)行的功能，否則就實(shí)現(xiàn)不了旋轉(zhuǎn)銼刀的功能。2.增加了加工旋轉(zhuǎn)銼刀的功能的成本加工旋轉(zhuǎn)銼刀的軌跡，如果用后處理軟件生成G代碼軌跡，則需要購(gòu)買mastercam 等能夠生成G代碼的軟件，還需要懂得處理軟件的操作人員，則增加加工旋轉(zhuǎn)銼刀的功能 的額外成本。對(duì)于旋轉(zhuǎn)銼刀的外形軌跡可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述出來的的軌跡，可以自己計(jì) 算銼刀坐標(biāo)，通過軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)加工的軌跡。

發(fā)明內(nèi)容
1.本發(fā)明所要解決的問題，是要提供一種直接旋轉(zhuǎn)銼刀的加工控制方法及其系 統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為是根據(jù)設(shè)定一些特定的參數(shù)，通過這些參數(shù)計(jì)算可以描述軌跡 的條件，通過條件描述出加工軌跡。由于銼刀齒的軌跡是一條螺旋線，切削過程中銼刀需要 自轉(zhuǎn)且需要旋轉(zhuǎn)銼刀這個(gè)軸，這就需要在執(zhí)行指令的時(shí)候需要五個(gè)軸做插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，通過對(duì) 旋轉(zhuǎn)C軸的控制軌跡實(shí)現(xiàn)三軸到五軸坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)加工。


圖1為銼刀工件示意2為銼刀頂部示意3為銼刀加工控制方法總流程4為20種標(biāo)準(zhǔn)銼刀示意 4-1 圓柱形(G801)圖 4-2AG 形(G818)圖 4-3AM 形(G817)圖 4-4 球柱形(G802)圖 4-5 圓球形(G803)圖 4-6 橢圓形(G804)圖4-7 圓弧形(G805)圖4-8 尖弧形(G811)圖 4-9 火炬形(G800)
圖 4-1060 度圓錐形(G806)圖 4-11 圓錐圓頂(G810)圖 4-12 錐形尖頭(G808)圖 4-13 倒錐(G809)圖 4-14ND 形(G819)圖4-15 圓錐平頭(G812)圖4-16 圓弧盤(G813)圖4-17 凹弧形(G814)圖4-18圓柱半圓頭(G815)圖 4-19 盤 90 度(G816)圖 4-20 錐 90 度(G807)圖5為銼刀參數(shù)的示意圖mnp表示銼刀大圓弧py表示小圓弧mnp與py兩段圓弧相切D代表大端直徑，L代表切削長(zhǎng)度，R銼刀尖頭半徑，Q銼刀底部直徑dl = D/2 ；d2 = Q/2 ；r, Rx，表示計(jì)算中變量
具體實(shí)施例方式基于開放式數(shù)控系統(tǒng)，具有標(biāo)準(zhǔn)G代碼解析得功能，運(yùn)動(dòng)模塊，程序得編輯模塊， IO 口輸入輸出模塊，顯示模塊。利用系統(tǒng)所述模塊實(shí)現(xiàn)銼刀工藝。首先自定義G800、G801、 G802、G803、G804、G805、G806、G807、G808、G809、G810、G811、G812、G813、G814、G815、G816、 G817、G818、G819為銼刀G代碼指令，并對(duì)銼刀G代碼進(jìn)行解析。其中G800為火炬型銼刀， 其形狀為兩個(gè)圓弧連接，兩個(gè)圓弧相切。具體代碼為G800D_L R_Q_T_I_J_K_H_B_C_E_S_ ； D代表大端直徑，L代表切削長(zhǎng)度，R銼刀尖頭半徑，Q銼刀底部直徑，T表示加工圈數(shù)，I，J 表示擺動(dòng)角度，K表示分組數(shù)，H表示加工深度，B表示分組長(zhǎng)度，C起始齒數(shù)，E表示終止齒 數(shù)，S表示預(yù)留長(zhǎng)度。D，L，R，Q代碼表示銼刀形狀的參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)銼刀的軌跡是由直線與圓弧組成直線加工軌跡根據(jù)起始點(diǎn)，則可以描述出整條直線。圓弧的加工軌跡根據(jù)D、L、R、Q參數(shù)計(jì)算出起始角度，半徑，起始點(diǎn)的坐標(biāo)。T，K，B, C，E等代碼則根據(jù)銼刀工藝需要設(shè)置參數(shù)。G代碼解析則是根據(jù)需要給定一些特定的參數(shù)D代表大端直徑，L代表切削長(zhǎng)度， R銼刀尖頭半徑，Q銼刀底部直徑，通過這些參數(shù)和大小圓相切關(guān)系求得可以描述軌跡的條 件。其計(jì)算方法如下(其中銼刀的參數(shù)描述如圖5)dl，d2，d，u, A, B, C，f，Rx，表示變量dl =D/2
d2 =Q/2
d =dl-R
U =d+R-d2
A =2*d-2*u:
B = 4氺d氺(L-R)；C = (U氺U+ (L-R)氺(L-R))氺2氺d_R>K4氺u氺d_2氺u氺d氺d ；f = B*B-4*A*C ；r = (Rx*Rx+dl*dl-R*R)/(2*(dl_R))；通過條件描述出直線和圓弧軌跡。砂輪在切削過程中需要與銼刀保持一定的角 度，切削過程中銼刀和砂輪要保持相切。由于銼刀齒的軌跡并不是一條直線而是一條螺旋 線，切削過程中銼刀需要自轉(zhuǎn)且需要旋轉(zhuǎn)銼刀這個(gè)軸，這就需要在執(zhí)行指令的時(shí)候需要五 個(gè)軸做插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。開始描述的坐標(biāo)軌跡為三軸的(X，Y，Z)。在軌跡運(yùn)動(dòng)的之前需要把三軸 軌跡轉(zhuǎn)換成五軸的軌跡(X，Y，Z，A，C)。再開始加工。銼刀軌跡在頂部有一個(gè)分組的工藝， 分組為N(整數(shù))條軌跡為一組，加工的過程中根據(jù)分組的要求前端預(yù)留長(zhǎng)度。重復(fù)加工所 設(shè)定的軌跡個(gè)數(shù)。直至加工完成。三軸軌跡轉(zhuǎn)換五軸的軌跡其方法為通過改變C軸旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度，使銼刀與砂 輪到相切的位置，實(shí)現(xiàn)五軸坐標(biāo)。本發(fā)明的方法則可以實(shí)現(xiàn)軌跡可以描述出的銼刀。以上述方法可以推出國(guó)標(biāo)的12 種銼刀工藝，再加上組合型的銼刀，一共20種銼刀，用G800-G819的定制銼刀G代碼加工實(shí) 現(xiàn)。本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)銼刀工藝功能的方案，使得該系統(tǒng)不用依賴于后處理軟件 且節(jié)約了不必要的開支，節(jié)省了成本。案例G800代表火炬型銼刀?；鹁嫘托D(zhuǎn)銼刀的形狀為兩段圓弧相接，在接點(diǎn)處兩圓 是 相切。給定的參數(shù)為D、L、R、Q。通過這四個(gè)參數(shù)和小大圓的相切關(guān)系，計(jì)算出大圓的半徑， 起始角度和起始點(diǎn)坐標(biāo)。然后按照0. Imm的拆分量描述出兩段圓弧的軌跡。軌跡描述完之 后要根據(jù)完成三軸的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成五軸的坐標(biāo)，根據(jù)工藝要求銼刀加工過程中需要旋轉(zhuǎn)角度 既C軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到銼刀表面緊貼著砂輪，這樣才能切削。實(shí)現(xiàn)了 C軸的旋轉(zhuǎn)增加C軸的坐標(biāo)的變化，C軸變化的過程中也轉(zhuǎn)換了 X，Y，Z的 坐標(biāo)。通過坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)變換則可以得到旋轉(zhuǎn)之后的軌跡。銼刀的刀刃并不是一條直線，而 是一條旋轉(zhuǎn)線，則A軸本身需要在運(yùn)動(dòng)過程中自傳。A軸坐標(biāo)也有變化，則實(shí)現(xiàn)了三軸坐標(biāo) 轉(zhuǎn)化成五軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的五軸坐標(biāo)。五軸刀路實(shí)現(xiàn)完后則進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，走出軌跡，在快結(jié)束的時(shí) 候則需要分組，分組的長(zhǎng)度則由參數(shù)設(shè)置，以上方法實(shí)現(xiàn)了銼刀的工藝。上述內(nèi)容中參數(shù)說明D大端直徑為銼刀平面圓弧直徑；L切削長(zhǎng)度為銼刀頂部到底部的長(zhǎng)度；Q銼刀底部直徑為銼刀底部圓弧的直徑；T加工圈數(shù)為加工的螺旋線數(shù)；I，J擺動(dòng)角度為砂輪的擺動(dòng)角度；H加工深度為螺紋深度；B分組長(zhǎng)度為一組內(nèi)兩條齒線的距離；C起始齒數(shù)為開始加工的齒數(shù)；
E終止齒數(shù)為最后加工的齒數(shù)；E預(yù)留長(zhǎng)度為頂部到分組長(zhǎng)度的距離。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)銼刀的加工控制方法及其系統(tǒng)。該項(xiàng)發(fā)明主要應(yīng)用于機(jī)電一體化的數(shù)控加 工技術(shù)領(lǐng)域，尤其在旋轉(zhuǎn)銼刀加工控制應(yīng)用上。其特性是根據(jù)設(shè)定一些特定的參數(shù)，通過這 些參數(shù)計(jì)算可以描述軌跡的條件，通過條件描述出加工軌跡。由于銼刀齒的軌跡是一條螺 旋線，切削過程中銼刀需要自轉(zhuǎn)且需要旋轉(zhuǎn)銼刀這個(gè)軸，這就需要在執(zhí)行指令的時(shí)候需要 五個(gè)軸做插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，通過對(duì)旋轉(zhuǎn)C軸的控制軌跡實(shí)現(xiàn)三軸到五軸坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行運(yùn) 動(dòng)加工。
2.權(quán)利要求1中特定的參數(shù)為D代表大端直徑，L代表切削長(zhǎng)度，R銼刀尖頭半徑，Q 銼刀底部直徑，T表示加工圈數(shù)，I，J表示擺動(dòng)角度，K表示分組數(shù)，H表示加工深度，B表示 分組長(zhǎng)度，C起始齒數(shù)，E表示終止齒數(shù)，E表示預(yù)留長(zhǎng)度。
3.權(quán)利要求1中描述軌跡的條件其特性是根據(jù)D、L、R、Q值以及大小圓相切的關(guān)系計(jì) 算出大圓的半徑，起始角度，起始點(diǎn)坐標(biāo)，以此求得條件描述的加工軌跡，即三軸坐標(biāo)加工 軌跡。
4.權(quán)利要求1中三軸到五軸坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，其特性為通過改變C軸旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度， 使銼刀與砂輪到相切的位置，實(shí)現(xiàn)五軸坐標(biāo)。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)銼刀的加工控制方法及其系統(tǒng)。該項(xiàng)發(fā)明主要應(yīng)用于機(jī)電一體化的數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其在旋轉(zhuǎn)銼刀加工控制應(yīng)用上。其特性是根據(jù)設(shè)定一些特定的參數(shù)，通過這些參數(shù)計(jì)算可以描述軌跡的條件，通過條件描述出加工軌跡。由于銼刀齒的軌跡是一條螺旋線，切削過程中銼刀需要自轉(zhuǎn)且需要旋轉(zhuǎn)銼刀這個(gè)軸，這就需要在執(zhí)行指令的時(shí)候需要五個(gè)軸做插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，通過對(duì)旋轉(zhuǎn)C軸的控制軌跡實(shí)現(xiàn)三軸到五軸坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)加工。傳統(tǒng)的方法是通過把旋轉(zhuǎn)銼刀的表面軌跡在mastercam或相關(guān)軟件中畫出來，通過mastercam后處理，把軌跡打散成小線段，生成G01或者G02等基本的G代碼。當(dāng)遇到?jīng)]有G代碼解析的數(shù)控系統(tǒng)，則后處理的軟件代碼生成的G代碼并不能執(zhí)行導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)銼刀的工藝不能實(shí)現(xiàn)。這種方法的實(shí)現(xiàn)則有很大的局限性，成本高，對(duì)操作人員的技能要求也高。此發(fā)明有效的解決了這些問題。
文檔編號(hào)G05B19/41GK102004467SQ201010217870
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月27日
發(fā)明者曾逸, 蔡檢兵 申請(qǐng)人:深圳市眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司