[发明专利]五轴联动机床数控系统及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械数控加工制造技术领域，尤其是涉及一种五轴联动机床数控系统及其加工方法。

背景技术

随着航空航天，造船，汽车，能源、冶金等工业的发展，多轴联动数控加工技术正广泛地运用于高精密复杂曲面薄壁零件的加工中。在多轴联动数控加工处理过程中，可以根据零件几何形状和工艺参数合理规划出加工刀路，并生成相应刀位轨迹文件。该文件需要经过后置处理转换成为数控加工程序，才能驱动机床加工。

与传统的三轴联动数控加工相比，五轴联动数控加工可以显著提高加工效率、增强刀具可达性和缩短刀具长度，为复杂零件的加工提供了有效的手段。国内研究五轴刀具路径规划主要是从九十年代末开始的，大多集中在通过优化刀具的位置和倾斜角来提高材料去除率和消除局部干涉等方面，从八十年代初期，研究领域涉及到了刀具路径规划的各个方面。

另外，在轻质型材生产中，一些形状曲线复杂的轻质型材部件的加工需要涉及到铣削、抛磨等多道加工工序，且加工效率和加工精度不高，而目前国内对轻质型材加工方是大多采用单刀加工技术，一个轻质型材工件定型加工往往需要多道工序；同时由于加工五轴联动数控加工设备以非标设备为主，设备生产厂商需要根据客户需求进行定制化开发，简单的集成满足不了企业生产的要求。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术的不足，提供一种五轴联动机床数控系统及其加工方法，通过五轴联动数控加工使得形状曲线复杂的轻质型材工件能快速完成定型，解决对轻质型材进行高速高精多轴联动多刀复合加工的需求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种五轴联动机床数控系统包括计算机、CNC控制装置、伺服驱动装置及机床，所述计算机内安置有CAM软件模块，所述计算机与CNC控制装置连接，CNC控制装置与伺服驱动装置连接，伺服驱动装置与机床连接；所述CAM软件模块发送信号给CNC控制装置，CNC控制装置对信号进行处理分析生成位置控制指令并发送给伺服驱动装置，伺服驱动装置根据位置控制指令驱动机床运行

一种五轴联动机床数控系统的加工方法，其包括如下步骤：

获取DXF文件的数据信息；

对DXF文件的图形进行预处理，将DXF文件的图形分解为多个直线段或圆弧段，其中，单个直线段或圆弧构成基本图元；根据DXF文件图形中图元坐标变化趋势，判断图形的图元是否存在坐标变化趋势相反的现象；

根据不同图元的曲率大小将图元拟合成可变步长的直线段或圆弧段；

对DXF文件图形中的图元轨迹进行分析，并获得图形中的图元端点的矢量角及方向，采用基于矢量分析的补偿类型判别方式对补偿类型进行判别，再利用相应的补偿类别算法进行刀具补偿，得到最终待加工数据信息；

生成G代码，根据DXF文件图形中的图元轨迹的分析及进行刀具补偿后得到最终待加工数据信息，获取最终待加工数据信息对应的G代码。

综上所述，本发明五轴联动机床数控系统及其加工方法将DXF文件图形对应的型材加工路径经读取、预处理、变步距分割、刀具补偿处理后，得到最终待加工数据信息，并获取最终待加工数据信息对应的G代码，对G代码进行处理分析生成位置控制指令，通过五轴联动数控加工使得形状曲线复杂的轻质型材工件能快速完成定型，解决对轻质型材进行高速高精多轴联动多刀复合加工的需求。

附图说明

图1为本发明五轴联动机床数控系统的结构原理图；

图2为图1所示本发明五轴联动机床数控系统的机床的结构原理图；

图3为图1所示本发明五轴联动机床数控系统的CAM软件模块的原理方框图；

图4为DXF文件图形中图元的曲率与曲线分割的关系。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明五轴联动机床数控系统为以华中数控HNC-210B、FUNUC数控等为代表的机床控制系统，主要包括计算机、CNC控制装置、伺服驱动装置及机床，所述计算机内安置有CAM软件模块，所述计算机与CNC控制装置连接，CNC控制装置与伺服驱动装置连接，伺服驱动装置与机床连接。

如图2所示，所述机床包括一个Z方向的主行进轴及X、Y、A、B方向的四个刀具轴，其中X、Y方向的刀具轴一端分别安装有铣刀刀具，A、B方向的刀具轴一端安装有铣刀刀具，A、B方向的刀具轴一端也可以安装有磨头刀具，以与X、Y方向的安装有铣刀刀具的刀具轴共同进行铣磨复合加工。