[发明专利]一种圆锯片在石材上加工凹圆弧的方法

摘要

本发明一种圆锯片在石材上加工凹圆弧的方法，对凹圆弧轨迹进行处理得到辅助凹圆弧，离散辅助凹圆弧轨迹，获取离散点坐标数据，将其转换至工件坐标系中，通过坐标变换转换为五轴数控系统能识别的格式，实现五轴数控机床对平面凹圆弧的加工，拓宽了五轴数控机床圆锯片加工的适用范围，可以在锯切工艺阶段完成凹圆弧的加工，减少了后续工艺的工作量以及刀具的磨损。本发明的方法，具有较强的适应性，加工效率高，且切削效果较好。

主权项

1.一种圆锯片在石材上加工凹圆弧的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、画出工件的外轮廓曲线，并导出外轮廓的图形交换文件DXF；步骤2、将外轮廓的图形交换文件DXF导入系统，读取其中的图元信息，获取凹圆弧的半径R、圆心在世界坐标系中的坐标(x0，y0)、凹圆弧的起点相位角α、凹圆弧的终点相位角β；步骤3、构建凹圆弧模型，在圆弧起点处建立辅助坐标系XOY，O为凹圆弧起点，Y方向为凹圆弧起点到圆心的方向，X方向为凹圆弧起点处切线方向,粗实线为工件轮廓,则凹圆弧可表示为：式中,R为凹圆弧半径,为相位角,满足α为凹圆弧的起点相位角、β为凹圆弧的终点相位角；步骤4、计算圆锯片主切削弦长d1：圆锯片以角度θ加工工件，d1为圆锯片主切削弦长，d为圆锯片切削深度，r1为圆锯片半径，则圆锯片主切削弦长d1计算如下：步骤5、计算圆锯片偏转角度θ值，本步骤中的偏转角度θ值与步骤4中的角度θ相同：步骤6、根据圆锯片主切削弦长中点的运动轨迹计算辅助半径r’：步骤7、比较圆锯片主切削弦长d1/2与辅助半径r’的大小，当d1/2小于或等于r’时，转入步骤8；当d1/2大于r’时，转入步骤9；步骤8、辅助圆弧与凹圆弧同一圆心，辅助圆弧的起始相位角与凹圆弧的起始相位角一致，计算辅助圆弧半径r和圆心角转入步骤11；步骤9：辅助圆弧与凹圆弧同一圆心，辅助圆弧的起始相位角与凹圆弧的起始相位角不一致，计算辅助圆弧半径r和圆心角转入步骤10；步骤10、计算辅助圆弧起点与凹圆弧起点的相位角差值γ：γ＝arctan(r1/2r)    (7)步骤11、根据辅助圆弧的r和圆心角构建辅助圆弧模型：上式中，α′、β＇为辅助圆弧起点和终点对应的相位角；步骤12、进行辅助圆弧离散，得到n个离散点，并输出各个点的坐标(xi，yi)，该离散点表示为：步骤13、将离散点(xi，yi)进行坐标变换，转换为工件坐标系下的坐标(x′i，y′i)；步骤14、根据五轴机床各个轴的运动范围，将坐标变换后的离散点(x′i，y′i)的运动转换为五轴AC双摆头数控机床各个轴的运动(X，Y，Z，A，C)，并启用数控系统的RTCP功能，其中X、Y、Z可由数控系统根据当前加工点的A、C自动计算，当前加工点的A、C计算如下：A＝θ上式中，(Px，Py)为当前点的单位切向量，C′为当前点的上一点对应的C轴转角；步骤15、根据离散点坐标数据编写或自动生成G代码，由数控系统控制五轴机床运行G代码，通过圆锯片圆心沿着辅助圆弧轨迹以特定姿态运动，保证圆锯片以合适的姿态加工出所需的工件凹圆弧外轮廓轨迹。