[发明专利]多截面特征加工并生成四轴代码的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种代码生成方法和装置，尤其涉及一种多截面特征加工并生成四轴代码的方法和装置。

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。二轴数控车床仅能实现X轴与Z轴联动，加工盘类、轴类等零件，无法加工多线段截面轮廓零件，也无法加工多截面轮廓零件。为了满足复杂零件的生产要求，必须充分利用四轴功能。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X轴、Y轴、Z轴进行插补，可实现任意曲线轮廓的加工。而对四轴机床来说，复合了二轴车床与铣床的功能，可以实现X轴、Y轴、Z轴、C轴四轴联动，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。

随着零件产品形状复杂程度的提高，零件的截面形状也越来越多。二轴车床仅能加工简单回转体，已远远不能满足生产的需要。利用四轴车床可以满足生产要求，加工复杂的多截面的零件。四轴车床在车间里已经广泛存在，但是由于与之相配的加工代码生成软件尚未推出，致使许多四轴车床闲置或仅作为简单的数控车使用，没有得到充分的利用，严重的影响了生产效率。

四轴数控车床实现车床与铣床的复合加工，可在一次装夹中，进行多工序加工。X轴、Y轴、Z轴、C轴四轴联动插补，可实现任意曲线轮廓的加工。在现有技术中，法那克和西门子数控车系统支持四轴功能，但还没有专门的软件生成四轴代码程序。

目前虽然四轴数控车床在国内广泛使用，但是与之匹配的数控加工软件却尚未推出，一般采用手工方式编写四轴代码，其缺点如下：

1)手工编写加工代码耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比，平均约为30∶1，而数控机床不能开动的原因中有20％～30％是由于加工程序编制困难，编程时间较长。

2)四轴程序编写困难，没有专用的四轴代码生成软件，很多四轴数控车床闲置或仅作为普通数控车床使用，没有得到充分利用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多截面特征加工并生成四轴代码的方法和装置，结合数控车四轴的工艺特性，解决了多截面特征加工的问题，通过后置处理，可以自动生成四轴代码，充分发挥数控车Y轴、C轴功能，满足不同的生产需要。

为了达到上述目的，本发明提供了一种多截面特征加工并生成四轴代码的方法，包括以下步骤：

步骤1：拾取多截面的轮廓曲线；设定多截面特征加工的工艺参数；

步骤2：根据该工艺参数，将各个截面的轮廓曲线，离散成相同数目的均匀分布的离散点；

步骤3：将相邻截面的相应离散点按照直线段连接成多截面特征加工的加工轨迹；

步骤4：根据该多截面特征加工的加工轨迹，生成四轴代码。

实施时，步骤1中的拾取多截面的轮廓曲线步骤包括：

步骤11：拾取多截面的左视图的坐标原点，以及第一个截面左视图的加工轮廓起点；

步骤12：将该坐标原点与该加工轮廓起点的连线与坐标系X轴的夹角作为起始角度，以确定除所述第一截面之外的所述截面的加工轮廓起点；

步骤13：拾取各截面左视图的轮廓线以及各截面的截面线所在轴线的位置点。

实施时，所述工艺参数包括加工精度、加工余量、角度增量和加工方式，所述加工方式为单向加工方式或往复加工方式。

实施时，步骤2包括：

步骤21：根据所述加工余量，等距各个截面的轮廓曲线；

步骤22：根据所述加工精度，并以所述角度增量作为最大角度，将各个截面等距后的轮廓曲线离散为均匀分布的数目相同的离散点；

步骤23：根据该加工方式，顺序以直线段轨迹连接各个截面的离散点，生成所述加工轨迹。

实施时，步骤4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；