[发明专利]一种数控系统双头加工轨迹优化的在线计算方法

说明书

技术领域

本申请涉及自动控制、数控机床领域，尤其涉及一种数控系统双头加工轨迹优化的在线计算方法。

背景技术

目前，在石化、汽轮机、制冷、锅炉、电力(核电、风电)等行业大量应用了金属管板、法兰零件加工。典型如管板的加工，管板是生产热交换器的重要工件。随着石油化工、电力等行业的飞速发展，其设备也变得越来越大型化，管板的直常用的管板直径为4M～5M，最大可以达到7M。

大型管板具有孔数多(孔少的约有几百个，孔多的有几千个)、孔间隔小等特点。为了保证热交换器穿管要求，管板孔加工精度要求非常高。具有代表性的热交换器管板类零件如图1所示。采用大幅面数控龙门钻是目前常用方法。

为了提高设备加工效率，对于数控龙门钻通常可以将只有单钻头的龙门钻改进为双钻头。双钻头配置在同一个移动横梁上，但每个钻头在横梁移动是独立控制的。但是，将单头钻的工作变为双头钻工作存在以下问题：

单头加工轨迹转换为双头加工轨迹转换过程复杂。数控钻的加工代码通常是以单头模型的机床坐标系为基础建立。也就是说，每个加工孔的位置、深度都是相对单头机床坐标系建立的。比如说最常见以管板中心孔为参考点生成加工代码，每个加工孔代码数值都是相对中心孔的尺寸。

单头加工时，通常将管板放置机床工作台上，通过对刀器找到管板中心位置，将刀具移动到中心点位置(或者设置G54偏置坐标)然后开始加工。

单头加工代码转换为双轴加工代码时，由于管板放置在机床时中心点相对机床坐标系原点是随机的，因此需要根据中心点坐标信息以及机床几何参数重新计算两个头的各自移动轨迹，重新生成加工代码。这种方式在转换过程中有很多问题需要综合考虑，例如两个动力头在机械设计制造时由于两轴之间间距、单轴行走距离、两轴最小间隙参数不一样，对加工轨迹转换算法带来较多问题，导致双钻头加工时加工效率较低。

发明内容

本发明了提供了一种数控系统双头加工轨迹优化的在线计算方法，直接利用对刀后当前主钻头中心信息和机床参数信息重新规划计算两个头的各自移动轨迹的，解决由现有的转换方法步骤繁琐，使用不方便，无法在线转换的技术问题。具有适用范围广，效率高，操作简便的特点。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种数控系统双头加工轨迹优化的在线计算方法所述方法应用于数控系统，所述方法包括：获取双头数控龙门机床的几何尺寸参数、动力头位置参数；获取所述待加工管板上的待加工孔的信息；根据所述待加工孔的信息和所述动力头位置参数计算出所述待加工管板的双头预加工轨迹；根据所述预加工轨迹控制所述双头数控龙门钻对所述待加工管板进行加工。

优选的，所述双头数控龙门机床的第一钻头和第二钻头安装在同一个横梁上；所述获取双头数控龙门机床的几何尺寸参数、动力头位置参数，具体为：对所述双头数控龙门机床设立三维坐标系，以获取双头数控龙门机床的几何尺寸参数，其中，在所述三维坐标系中，所述横梁的移动方向是Y向，钻头上下运动是Z向，所述第一钻头和所述第二钻头在所述横梁上的移动方向为X向；所述第一钻头在X方向的原点在机床左侧O2点，所述第二钻头在X方向上原点位于机床右侧O1点；两个钻头之间的远点间距为Lx，两个钻头之间最短间距为D，所述第一钻头的移动范围是Lx2-Lx，所述第二钻头的移动范围是0-Lx1。

优选的，所述获取所述待加工管板上的待加工孔的信息，具体为：建立二维坐标系表示所述待加工孔；其中，x代表所述待加工孔的行坐标，y代表所述待加工孔的列坐标。