專利名稱：復雜零件方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關(guān)于復雜零件數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理工藝方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中對于一些構(gòu)造復雜，精度要求高的零件加工，特別是加工過程有特殊工藝要求，而且數(shù)據(jù)量相當大的這類零件的數(shù)控編程，通常是采用機床專用軟件(數(shù)控沖編程軟件)來實現(xiàn)的。但對于如圖7所示，由100多個長圓形饋電縫和1500余個長方形榫孔構(gòu)成的復雜零件，縫長要按電性能要求在10至22mm，傾斜角度在30°至150°之間變化， 角度誤差< 士 10'，需要保證薄板材變形對孔位位置精度，按工藝要求刀具軌跡應按特定順序加工，每個饋電縫由長度IOmm刀具多次切削完成。象這樣質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品性能， 對零件加工過程有特殊工藝要求的復雜零件，數(shù)控機床數(shù)控編程采用機床專用軟件根本無法實現(xiàn)，即使能實現(xiàn)，也很難達到和滿足編程要求。又比如外形為拋物面，拋物面精度、表面粗糙度要求高，數(shù)控銑床編程時，要對加工拋物面刀具進給路徑步距進行細化和點位數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理。傳統(tǒng)方式的編程X步距按0. 1 0. 5mm計算出對應Y坐標值，再采用直線插補方法，編制刀具軌跡生成加工程序，計算工作量大，周期長，表面質(zhì)量達不到要求時，還要重新編程。又例如用數(shù)控車動力頭加工刻度盤類零件上的數(shù)字(數(shù)字較多)時，用絕對坐標編程，由于通用軟件編程時計算方式的局限性(按投影曲線點擬合計算方式產(chǎn)生程序)，產(chǎn)生的程序量大，機床內(nèi)存不夠使用，數(shù)控車床一般不具備在線加工功能，還需要對程序進行優(yōu)化、簡化，采用主程序多次調(diào)用帶增量坐標的子程序編程方法，可在幅減少程序量，一般的通用數(shù)控軟件無法產(chǎn)生增量坐標的程序；數(shù)控車動力頭徑向或軸向動力頭在零件外圓、 端面表面進行銑削、鉆孔、刻字等加工，如果直接使用圓柱極坐標系進行手工編程計算量相當繁瑣、出錯率高，使用專用軟件編程也無法達到要求。如何實現(xiàn)數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控沖床編程時復雜數(shù)據(jù)的處理，如何解決方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理難題，UG, MASTERCAM等軟件在數(shù)控銑床數(shù)控編程，數(shù)控車床動力頭編程軟件，在各專用軟件的模塊中，通常都表現(xiàn)得不完善，很難甚至無法直接生成數(shù)控車床動力頭適合使用的數(shù)控程序，特別是需要編制增量坐標數(shù)控程序的情況下，上述專用軟件幾乎都無法滿足使用要求。在實際科研生產(chǎn)過程中，特別是在對坐標系轉(zhuǎn)換、復雜數(shù)據(jù)獲得、有特殊工藝要求的零件編程時，通用軟件或數(shù)控機床專用軟件都較難解決上述數(shù)控編程的難題和提高數(shù)控機床編程的工作效率和準確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種計算工作量小，出錯率低，能夠降低數(shù)控機床編程工作量，使數(shù)控機床編程方法更簡化，更容易理解和掌握， 并能提高數(shù)控機床編程工作效率和準確度的復雜零件和方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法。本發(fā)明的上述目的可以通過以下措施來達到，一種復雜零件彳‘:·方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于包括如下步驟
(1)數(shù)控車床動力頭程序編制步驟用數(shù)控銑床編程軟件生成要加工零件的直角坐標系程序；用字處理軟件打開程序，刪除多余的輔助程序指令，并復制到Excel軟件中， 再利用Excel軟件進行數(shù)據(jù)自動計算、排序，生成圓柱極坐標數(shù)控車床動力頭程序數(shù)據(jù)，將獲得的數(shù)據(jù)返回原程序替代相對應的程序代碼值；(2)點位控制數(shù)控沖程序編制步驟將設計圖中的長度尺寸和位置尺寸數(shù)據(jù)輸入 Excel軟件，轉(zhuǎn)換為刀具多次切削的刀具中心數(shù)據(jù)，將該刀具中心數(shù)據(jù)按工藝加工順序要求，利用Excel自動排序功能進行排序，生成符合數(shù)控程序格式的程序；(3)方程曲線數(shù)控銑程序編制步驟對方程曲線進行分析，在Excel軟件單元格中輸入原始設計圖數(shù)據(jù)，按程序格式要求輸入方程曲線表達式，用填充柄拖至要求的行列數(shù)， Excel自動計算出刀具軌跡程序數(shù)據(jù)，同時生成符合數(shù)控程序格式的程序。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。本發(fā)明采用數(shù)控銑編程軟件與Excel軟件數(shù)據(jù)自動函數(shù)計算相配合的數(shù)據(jù)處理工藝方法，實現(xiàn)數(shù)控車床動力頭加工外圓、端面復雜圖形的編程數(shù)據(jù)處理；本發(fā)明直接使用 Excel軟件對原始數(shù)據(jù)的自動函數(shù)計算、排序等功能實現(xiàn)數(shù)控銑床方程曲線和數(shù)控沖床特殊工藝要求編程時的數(shù)據(jù)的處理，解決了重要復雜零件和特殊工藝要求零件的數(shù)控編程難題。數(shù)控車床動力頭編程數(shù)據(jù)處理、平板天線點位編程數(shù)據(jù)處理和方程曲線編程數(shù)據(jù)處理方法突破了通用軟件的傳統(tǒng)編程方式，利用電子表格軟件自動計算、支持常用函數(shù)運算、自動排序、自動篩選等功能處理數(shù)控編程數(shù)據(jù)，大幅減少計算工作量，提高程序正確性，編程過程簡便、準確、高效、清晰、快捷、出錯率低，而且輸入數(shù)據(jù)源與設計數(shù)據(jù)一致有利于程序校核，對前述使用的Excel模板修改可完成其它類似零件的數(shù)據(jù)處理，因此其擴展性好。點位數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理和方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法在加工關(guān)鍵零件編程過程中發(fā)揮了重要的作用，保證了產(chǎn)品研制的順利進行。本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有編制數(shù)控程序軟件的不足，可應用于柱面極坐標編程、點位控制、方程曲線等數(shù)控程序編制。具有擴展容易、使用方便，程序校對直觀、加工順序調(diào)整方便快捷等優(yōu)點，滿足了零件的特殊工藝要求，突破了加工此類零件的瓶頸。數(shù)控車床動力頭數(shù)控沖床編程方法，超過使用專用數(shù)控編程軟件編程的效果，可替代專用軟件使用，而且節(jié)約了約30萬元左右人民幣購買數(shù)控車床動力頭專用軟件的費用。


下面，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明復雜零件與方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法的流程示意圖。圖2表示本發(fā)明數(shù)控車床動力頭外圓加工編程時直角坐標系轉(zhuǎn)換為圓柱極坐標系原理圖。圖3表示本發(fā)明數(shù)控車床動力頭端面加工編程時直角坐標系轉(zhuǎn)換為極坐標系原理圖。圖4表示本發(fā)明數(shù)控車床動力頭編程外圓加工實施例。圖5表示本發(fā)明數(shù)控車床動力頭編程外圓加工實施中Excel表格數(shù)據(jù)處理的實施例。圖6表示本發(fā)明數(shù)控車床動力頭編程端面加工的實施例。
圖7表示本發(fā)明針對具有成百上千個長方形榫孔構(gòu)成的復雜零件加工的數(shù)控沖實施例。圖8是表示本發(fā)明拋物面形狀零件的數(shù)控銑加工方程曲線實施例。
具體實施例方式參閱圖1 圖8。根據(jù)本發(fā)明，對數(shù)控車動力頭編程采用數(shù)控銑編程軟件與數(shù)據(jù) Excel自動計算軟件相配合進行程序編制；對精度要求高，特別是加工過程刀軌有特殊工藝要求，而且數(shù)據(jù)量相當大，構(gòu)造非常復雜的零件加工的程序編制，方程曲線數(shù)控編程，可利用Excel依據(jù)原始數(shù)據(jù)直接生成數(shù)控沖、數(shù)控銑程序。并按(1)數(shù)控車床動力頭外圓、端面加工編程方法步驟a.按零件展開尺寸繪制要加工圖形；b.使用直角坐標系的數(shù)控銑床編程軟件進行編程，得到要加工零件的直角坐標系程序；c.用字處理軟件打開程序，刪除多余的輔助程序指令；d.經(jīng)過Excel進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換生成圓柱極坐標數(shù)控車床動力頭程序數(shù)據(jù)；e.將上步驟的獲得的數(shù)據(jù)返回原程序，增加適合數(shù)控車床控制系統(tǒng)識別的輔助指令和通用程序指令。(2)點位控制數(shù)控程序編制步驟a.將設計圖中的長度尺寸和位置尺寸數(shù)據(jù)輸入Excel列單元格；b. Excel自動計算功能將原始數(shù)轉(zhuǎn)換為刀具多次切削的刀具中心數(shù)據(jù)；c.將刀具中心數(shù)據(jù)按工藝加工順序要求，利用Excel自動排序功能進行排序，以滿足工藝特殊加工技術(shù)要求，生成符合數(shù)控程序格式的程序；d.將上步驟的Excel表格所生成的程序列復制到字處理軟件中保存為程序文件， 增加適合的數(shù)控沖床控制系統(tǒng)識別的輔助指令和通用程序指令。(3)方程曲線數(shù)控程序編制步驟a.列表曲線數(shù)控程序編制，分析公式曲線，完善程序編制的前期準備工作；b.在Excel單元格中輸入原始設計圖數(shù)據(jù)，按其程序格式要求輸入公式曲線表達式。根據(jù)設定的加工步距，Excel自動計算、生成連續(xù)的刀具軌跡程序；c.用填充柄拖至要求的行列數(shù)，Excel自動計算出刀具軌跡程序數(shù)據(jù)，同時生成符合數(shù)控程序格式的程序；對于不同的方程曲線，只需要修改計算表達式，Excel重新計算，完成程序編制。d.將上步驟的Excel表格所生成的程序列復制到字處理軟件中保存為程序文件， 增加適合的數(shù)控銑床控制系統(tǒng)識別的輔助指令和通用程序指令。編制數(shù)控車動力頭程序時，先在數(shù)控銑編程軟件中按零件展開尺寸繪制要加工圖形，可以使用直角坐標系的數(shù)控銑床編程軟件進行編程，得到要加工零件的直角坐標系程序，字處理軟件打開程序，刪除多余的輔助程序指令，再經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換生成圓柱極坐標數(shù)控車床動力頭程序；點位控制數(shù)控程序編制，將設計圖中的長度尺寸和位置尺寸轉(zhuǎn)換為刀具多次切削的刀具中心數(shù)據(jù)，并將刀具中心數(shù)據(jù)按加工順序排列，生成符合數(shù)控程序格式文件，在該文件首尾插入坐標系指令、結(jié)束加工返回原點指令；實施例1。參閱圖4數(shù)控車動力頭加工外圓程序的轉(zhuǎn)換涉及外圓加工時，用數(shù)控銑軟件編制直角坐標程序，再將直角坐標系一圓柱極坐標系，數(shù)控車床的Z、C、X坐標軸分別對應直角坐標系 X、Y、Z坐標軸，再進行程序代碼替換X — Z、Y — C、Z — X ；程序代碼值轉(zhuǎn)換Z值=X值、X
值=Z值、C角度值計算公式
權(quán)利要求
1.一種復雜零件方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于包括如下步驟(1)數(shù)控車床動力頭程序編制步驟用數(shù)控銑床編程軟件生成要加工零件的直角坐標系程序；用字處理軟件打開程序，刪除多余的輔助程序指令，并復制到Excel軟件中，再利用Excel軟件進行數(shù)據(jù)自動計算、排序，生成圓柱極坐標數(shù)控車床動力頭程序數(shù)據(jù)，將獲得的數(shù)據(jù)返回原程序替代相對應的程序代碼值；(2)點位控制數(shù)控沖程序編制步驟將設計圖中的長度尺寸和位置尺寸數(shù)據(jù)輸入 Excel軟件，轉(zhuǎn)換為刀具多次切削的刀具中心數(shù)據(jù)，將該刀具中心數(shù)據(jù)按工藝加工順序要求，利用Excel自動排序功能進行排序，生成符合數(shù)控程序格式的程序；(3)方程曲線數(shù)控銑程序編制步驟對方程曲線進行分析，在Excel軟件單元格中輸入原始設計圖數(shù)據(jù)，按程序格式要求輸入方程曲線表達式，用填充柄拖至要求的行列數(shù)， Excel自動計算出刀具軌跡程序數(shù)據(jù)，同時生成符合數(shù)控程序格式的程序。
2.如權(quán)利要求1所述的復雜零件方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，在步驟(1)中，涉及外圓加工時，將外圓加工程序的直角坐標系轉(zhuǎn)換為圓柱極坐標系，數(shù)控車床的Z、C、X坐標軸分別對應直角坐標系X、Y、Z坐標軸，再進行程序代碼轉(zhuǎn)換X — Ζ、 Y — C、Z — X和程序代碼值轉(zhuǎn)換Ζ值=X值、X值=Z值；用C角度值計算公式計算出c^arD360a，_γ表示c與γ方向相反，γ值為長度單位，c值為度單位，D是零件的外圓直 -<UD徑。
3.如權(quán)利要求1所述的復雜零件方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，在步驟(1)中，端面加工程序轉(zhuǎn)換是將C軸旋轉(zhuǎn)坐標轉(zhuǎn)為直線坐標，端面加工直角坐標系一極坐標系，數(shù)控車床的C、X、Z坐標軸分別對應直角坐標系X、Y、Z坐標軸，進行程序代碼轉(zhuǎn)換 X — C、Y — X和程序代碼值轉(zhuǎn)換C值=-X值、X值=2*Y值。
4.如權(quán)利要求1所述的復雜零件方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，在步驟(1)中，外圓表面加工數(shù)字“8”數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進行編程的步驟包括(1)在數(shù)控銑編程軟件中按零件外圓直徑D展開尺寸繪制要加工圖形，并生成數(shù)字“8” 數(shù)控銑編程軟件程序；(2)字處理軟件打開程序，刪除多余的輔助程序指令。(3)將修改后的程序復制到Excel電子表格B列中，C列提取B列中Y值，D列D15= R0UND(((-C15*360)/(3. 14*92)，3)計算出 C 值；(4)將D列計算得出的數(shù)據(jù)代替原程序中的Y值，Excel電子表格數(shù)據(jù)處理，完成程序編制。
5.如權(quán)利要求1所述的復雜零件方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，在步驟(1)中，需要增量坐標程序，則計算公式調(diào)整為D15 = ROUND (((-C15- (-C14)) *360) / (3. 14*92)，3)計算出 C 值增量。
6.如權(quán)利要求1所述的復雜零件方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，在步驟(2)中，點位控制數(shù)控編程，饋電縫刀具中心計算公式如下Xl = X-(L/2-S/2)*C0Sα，Χ2 = X+(L/2-S/2)*C0Sα Yl = Y-(L/2_S/2)*SINa，Y2 = Y+(L/2-S/2) *SIN a式中，L為饋電縫長度，S為刀具長度，α為饋電縫傾角，X、Y為饋電縫中心位置；將刀具中心數(shù)據(jù)按加工順序排列，生成符合數(shù)控程序格式的文件，在該文件首尾插入坐標系指令、結(jié)束加工返回原點指令。
7.如權(quán)利要求1所述的方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，在步驟(3)中， 在^ccel單元格中輸入原始設計圖數(shù)據(jù)，按其程序格式要求輸入方程曲線表達式，根據(jù)設定的加工步距，由Excel自動計算、生成連續(xù)的刀具軌跡程序，對于不同的方程曲線，只需要修改計算表達式，Excel重新計算，完成程序編制。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種復雜零件方程曲線數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法，旨在提供一種計算工作量小，出錯率低，能夠降低數(shù)控機床編程工作量，并能提高數(shù)控機床編程工作效率和準確度的數(shù)控編程數(shù)據(jù)處理方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)(1)數(shù)控車床動力頭編程，編制要加工零件的直角坐標系程序；再經(jīng)Excel進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，生成圓柱極坐標數(shù)控車床動力頭程序數(shù)據(jù)；(2)將設計圖中的饋電縫長度尺寸和位置尺寸數(shù)據(jù)輸入Excel軟件，Excel自動計算刀具角度和刀具中心數(shù)據(jù)，按工藝加工順序自動進行排序，產(chǎn)生刀軌數(shù)控沖程序；(3)在Excel單元格中輸入原始設計圖數(shù)據(jù)和方程曲線計算表達式，用填充柄拖至要求的行列數(shù)，計算出的刀具軌跡程序數(shù)據(jù)，生成數(shù)控銑程序。
文檔編號G05B19/18GK102176133SQ20111004907
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者張昆, 王利, 黃必君 申請人:中國航空工業(yè)第六0七研究所