[发明专利]非圆柱曲面的数控车削加工自动化编程方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控车削加工自动化智能编程方法，特别涉及一种用于非圆柱曲面的数控车削加工的智能化和自动化的编程方法。本方法属于机械制造中的数控加工工艺与编程学科领域。

背景技术

数控车床广泛用来加工回转体类零件，很多零件从结构上看，即有车床零件的回转特征，又有典型的铣削类特征，对于此类型零件的加工，传统上，需要针对不同的特征类在数控车床或数控铣床上加工，需要在不同的机床进行周转，进行重复的装夹和定位，将带来装夹定位误差，使生产准备周期过长。

从加工效率上看，数控车床的效率明显高于数控铣床；从加工的精度和表面质量上看，数控车床的切削表面光洁度明显比车床高1个数量等级，且常规的数控车床比数控铣床便宜，在工厂中应用广泛。因此，研究利用通常的基本2轴数控车床实现非圆截面的零件车削加工具有重要的工程现实意义，通过研究数控车削工艺，实现数控车削加工非圆截面零件。

数控程序广泛采用计算机图形交互编程形式实现，现在的通用数控编程软件无非圆截面的数控车削编程加工功能，必须在通用的数控加工编程软件的基础上，研究非圆截面的数控车削编程加工功能模块，以实现非圆截面的数控车削编程加工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种非圆柱曲面的数控车削加工智能编程方法，该方法进行加工特征的识别并选择刀具，输入切削参数，生成加工程序，使得编程的效率和质量得到提高。

为实现非圆柱曲面的数控车削加工，制定车削工艺，包括下面的实现方法。

（1）利用普通外圆车刀加工非圆外表面。

（2）使用具有X、Z普通两轴坐标的机床车削非圆柱曲面。

（3）加工时首先车削与Z轴垂直的平面内非圆曲线，而后Z轴向进给一个步距，车削整个圆柱表面。

利用单一螺纹车削的端面螺纹指令进行非圆外表面的车削加工，车削时在同回转轴线垂直的截面内用阿基米德螺线轨迹拟合曲线。

本发明的目的是通过下列技术方案实现的：1）加工截面元素提取；2）截面元素合理性判断；3）加工可行性判别；4）加工操作编程模式定义；5）数控程序后置处理。

所述步骤 1）加工截面元素提取计算流程包括：①通过数字化选择截面元素；②判断选择元素的类型；③元素基本类型提取。

所述步骤 2）截面元素合理性判断计算流程包括：①基本元素起点、端点和控制点的计算；②判断元素平面是否同回转轴线垂直；③元素是否组成为单一的闭曲线。

所述步骤 3）加工可行性判别计算流程包括：①计算插补点；②计算压力角；③判断压力角是否合理。

所述步骤 4）加工操作编程模式的定义流程包括：①建立编程坐标系；②输入加工参数；③定义刀具；④定义加工命令；⑤定义刀具轨迹元素。

所述步骤 5）数控程序后置处理流程包括：①定义机床接口文件；②计算插补点直角坐标；③坐标变换；④输出加工用的极坐标；⑤输出其它指令。

设在拟合非圆曲线时，设上一个拟合点的极坐标为（r_i-1,θ_i-1），当前拟合点的极坐标为(r_i,θ_i)，则计算得NC程序中当前拟合点在直角坐标系中的坐标为(x_i，c_i)，x_i=2×(r_i-r_i-1)，螺纹加工的导程为：

。

通过选择截面线串、曲面和实体的元素，转换为线串，判断线串的合理性。

数控机床所用的NC程序后置按以下方法实现。

（1）将拟合时的角度容差设为δ，则满足容差的情况下，得到拟合的当前点的直角坐标为(x_i,y_i)。

（2）求得极坐标为r_i²=x_i²+y_i²，输出的单一截面内的机床坐标x_i的导程F_i=r_i。

（3）校验计算的刀位点的前角和后角的干涉性。

（4）构造后置处理器的机床结构模型，构造机床的运动模型。

（5）输出NC程序。