專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用三軸機(jī)床系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)五軸機(jī)床系統(tǒng)加工的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)位置控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，制造業(yè)的水平高低是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志。數(shù)控機(jī)床質(zhì)量水平高低，關(guān)系著國(guó)家制造業(yè)水平的高低。 通常說(shuō)的五軸機(jī)床代指五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。該類(lèi)機(jī)床在傳統(tǒng)X/Y/Z三向之外另加A/B旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)加工，主要用于復(fù)雜曲面加工，例如汽輪機(jī)葉片、航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件等在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域，五軸機(jī)床已經(jīng)能夠加工具有復(fù)雜外形的工件，如船舶用螺旋槳，并且能夠做到很好的加工精度，但是五軸系統(tǒng)成本高，價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，各方面的要求都極為嚴(yán)格；在對(duì)工件精度要求不很?chē)?yán)格，并且加工工件外形比較接近球面的時(shí)候，可以用三軸機(jī)床完成需要五軸機(jī)床才能完成的加工。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種用三軸
機(jī)床系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)五軸機(jī)床系統(tǒng)加工的方法。 為了解決上述問(wèn)題本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的 —種用三軸機(jī)床系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)五軸機(jī)床系統(tǒng)加工的方法， 首先將三維立體空間控制數(shù)據(jù)x， y， z轉(zhuǎn)換為三維球面坐標(biāo)系下數(shù)據(jù)r， e ， W ，具體轉(zhuǎn)換公式如下
r = "y/;c +_y +z ,(9 = 然后由三維球面坐標(biāo)系下數(shù)據(jù)r， e ， W得到三軸控制數(shù)據(jù)A， B， C ; 最后將三軸控制數(shù)據(jù)A， B， C輸入到三軸機(jī)床中進(jìn)行工件加工。 其中上述的三軸機(jī)床，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，一個(gè)擺動(dòng)軸，一個(gè)平動(dòng)軸；旋轉(zhuǎn)軸可以托
著加工工件順時(shí)針，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；擺動(dòng)軸可以控制刀具切割工件時(shí)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心的夾角；
平動(dòng)軸可以控制刀具切割工件的深度。 有益效果，本發(fā)明所述的三軸機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，對(duì)各方面的要求都比較低，使用本發(fā)明所述的方法可以達(dá)到需要五軸機(jī)床加工才能得到的效果，大大降低了加工工件的成本。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明； 圖1為本發(fā)明所述的三軸機(jī)床的三軸結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明所述的三維立體空間控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維球面坐標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換示 意圖。 圖3為本發(fā)明所述的B軸控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換示意圖。 圖4為本發(fā)明所述的C軸控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)
合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
參看圖1 對(duì)機(jī)床進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸A軸，擺動(dòng)軸B軸，平動(dòng)軸C軸，旋轉(zhuǎn)軸 可以托著加工工件順時(shí)針，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；擺動(dòng)軸可以控制刀具切割工件時(shí)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心的 夾角；平動(dòng)軸可以控制刀具切割工件的深度。 圖1中A軸可以順時(shí)針，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；B軸可以擺動(dòng)以增加和減小同A軸夾角；C軸
可以沿著B(niǎo)軸上下平動(dòng)。 參看圖2 加工過(guò)程中主要為 1、當(dāng)?shù)玫揭唤M三維立體空間控制數(shù)據(jù)(x， y， z)后，先將三維正交坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換成三維球面坐標(biāo)系(r， 9 ， V) a由三維正交坐標(biāo)系(x， y， z)計(jì)算得到球面坐標(biāo)系半徑r值；
r = V + + b由三維正交坐標(biāo)系(x， y， z)計(jì)算得到球面坐標(biāo)系9值；
e =『C2"2 c由三維正交坐標(biāo)系(x， y， z)計(jì)算得到球面坐標(biāo)系V值。
^ = ar"gZ 2、由三維球面坐標(biāo)系數(shù)據(jù)(r， e ， V)得到三軸控制數(shù)據(jù)(A， B， C) 2a、由三維球面坐標(biāo)系數(shù)據(jù)(r， e ， V)得到A軸控制數(shù)據(jù)，由于V取值范圍為
A軸角度二 V+圈數(shù)X360 ; 2b、由三維球面坐標(biāo)系數(shù)據(jù)(r， e ， V)得到B軸控制數(shù)據(jù)，根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖和實(shí) 際B軸與A軸夾角計(jì)算出B軸達(dá)到要求夾角時(shí)實(shí)際給予的控制量，此控制量根據(jù)機(jī)床具體 結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前的一種實(shí)現(xiàn)方式是利用三角形進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將B軸與A軸夾角的控制轉(zhuǎn)換成 一個(gè)距離的控制，示意圖參看圖3。
當(dāng)B軸與A軸夾角由o變化成t時(shí)，只要控制量由L1變成L2就可以實(shí)現(xiàn)，具體 由角度到長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)換利用平面三角形知識(shí)就可以得到 2c、由三維球面坐標(biāo)系數(shù)據(jù)(r， e ， V)得到C軸控制數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際切割點(diǎn)和加工 深度計(jì)算得到C軸控制數(shù)據(jù)，具體轉(zhuǎn)換示意圖如圖4。
C軸控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換公式為
C軸控制數(shù)據(jù)=C軸+ V,-丄2 -辨由長(zhǎng)
最后將得到的三軸控制數(shù)據(jù)(A，B，C)輸入到具有圖1中所述三軸的機(jī)床中進(jìn)行零 部件加工。 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其 等同物界定。
權(quán)利要求
一種用三軸機(jī)床系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)五軸機(jī)床系統(tǒng)加工的方法，其特征在于，包含以下步驟首先將三維立體空間控制數(shù)據(jù)x，y，z轉(zhuǎn)換為三維球面坐標(biāo)系下數(shù)據(jù)r，0，Ψ，具體轉(zhuǎn)換公式如下 <mrow><mi>r</mi><mo>=</mo><msqrt> <msup><mi>x</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>y</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>z</mi><mn>2</mn> </msup></msqrt><mo>;</mo> </mrow> <mrow><mi>θ</mi><mo>=</mo><mi>arctg</mi><mfrac> <msqrt><msup> <mi>x</mi> <mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup> <mi>y</mi> <mn>2</mn></msup> </msqrt> <mi>z</mi></mfrac><mo>;</mo> </mrow> <mrow><mi>Ψ</mi><mo>=</mo><mi>arctg</mi><mfrac> <mi>y</mi> <mi>x</mi></mfrac><mo>;</mo> </mrow>然后由三維球面坐標(biāo)系下數(shù)據(jù)r，θ，Ψ得到三軸控制數(shù)據(jù)A，B，C；最后將三軸控制數(shù)據(jù)A，B，C輸入到三軸機(jī)床中進(jìn)行工件加工。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用三軸機(jī)床系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)五軸機(jī)床系統(tǒng)加工的方法，其特征在于，所述的三軸機(jī)床，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，一個(gè)擺動(dòng)軸，一個(gè)平動(dòng)軸；旋轉(zhuǎn)軸可以托著加工工件順時(shí)針，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；擺動(dòng)軸可以控制刀具切割工件時(shí)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心的夾角；平動(dòng)軸可以控 制刀具切割工件的深度。
全文摘要
一種用三軸機(jī)床系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)五軸機(jī)床系統(tǒng)加工的方法，首先將三維立體空間控制數(shù)據(jù)x，y，z轉(zhuǎn)換為三維球面坐標(biāo)系下數(shù)據(jù)r，θ，Ψ，然后由三維球面坐標(biāo)系下數(shù)據(jù)r，θ，Ψ得到三軸控制數(shù)據(jù)A，B，C；最后將三軸控制數(shù)據(jù)A，B，C輸入到三軸機(jī)床中進(jìn)行工件加工。其中上述的三軸機(jī)床，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，一個(gè)擺動(dòng)軸，一個(gè)平動(dòng)軸；旋轉(zhuǎn)軸可以托著加工工件順時(shí)針，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；擺動(dòng)軸可以控制刀具切割工件時(shí)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心的夾角；平動(dòng)軸可以控制刀具切割工件的深度。本發(fā)明所述的三軸機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，對(duì)各方面的要求都比較低，使用本發(fā)明所述的方法可以達(dá)到需要五軸機(jī)床加工才能得到的效果，大大降低了加工工件的成本。
文檔編號(hào)B23Q5/22GK101788804SQ20091024738
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者湯同奎, 鄭之開(kāi), 黎建偉 申請(qǐng)人:上海維宏電子科技有限公司;上海奈凱電子科技有限公司