五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)及其加工方法，其包括計(jì)算機(jī)、CNC控制裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置及機(jī)床，計(jì)算機(jī)內(nèi)安置有CAM軟件模塊，計(jì)算機(jī)與CNC控制裝置連接，CNC控制裝置與伺服驅(qū)動(dòng)裝置連接，伺服驅(qū)動(dòng)裝置與機(jī)床連接；CAM軟件模塊發(fā)送信號(hào)給CNC控制裝置，CNC控制裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理分析生成位置控制指令并發(fā)送給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，伺服驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)位置控制指令驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)行。本發(fā)明將DXF文件圖形對(duì)應(yīng)的型材加工路徑經(jīng)讀取、預(yù)處理、變步距分割、刀具補(bǔ)償處理后，得到最終待加工數(shù)據(jù)信息，并獲取最終待加工數(shù)據(jù)信息對(duì)應(yīng)的G代碼，對(duì)G代碼進(jìn)行處理分析生成位置控制指令，解決對(duì)輕質(zhì)型材進(jìn)行高速高精多軸聯(lián)動(dòng)多刀復(fù)合加工的需求。
【專利說明】五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械數(shù)控加工制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空航天，造船，汽車，能源、冶金等工業(yè)的發(fā)展，多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)正廣泛地運(yùn)用于高精密復(fù)雜曲面薄壁零件的加工中。在多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工處理過程中，可以根據(jù)零件幾何形狀和工藝參數(shù)合理規(guī)劃出加工刀路，并生成相應(yīng)刀位軌跡文件。該文件需要經(jīng)過后置處理轉(zhuǎn)換成為數(shù)控加工程序，才能驅(qū)動(dòng)機(jī)床加工。
[0003]與傳統(tǒng)的三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工相比，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工可以顯著提高加工效率、增強(qiáng)刀具可達(dá)性和縮短刀具長(zhǎng)度，為復(fù)雜零件的加工提供了有效的手段。國內(nèi)研究五軸刀具路徑規(guī)劃主要是從九十年代末開始的，大多集中在通過優(yōu)化刀具的位置和傾斜角來提高材料去除率和消除局部干涉等方面，從八十年代初期，研究領(lǐng)域涉及到了刀具路徑規(guī)劃的各個(gè)方面。
[0004]另外，在輕質(zhì)型材生產(chǎn)中，一些形狀曲線復(fù)雜的輕質(zhì)型材部件的加工需要涉及到銑削、拋磨等多道加工工序，且加工效率和加工精度不高，而目前國內(nèi)對(duì)輕質(zhì)型材加工方是大多采用單刀加工技術(shù)，一個(gè)輕質(zhì)型材工件定型加工往往需要多道工序；同時(shí)由于加工五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工設(shè)備以非標(biāo)設(shè)備為主，設(shè)備生產(chǎn)廠商需要根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制化開發(fā)，簡(jiǎn)單的集成滿足不了企業(yè)生產(chǎn)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)及其加工方法，通過五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工使得形狀曲線復(fù)雜的輕質(zhì)型材工件能快速完成定型，解決對(duì)輕質(zhì)型材進(jìn)行高速高精多軸聯(lián)動(dòng)多刀復(fù)合加工的需求。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、CNC控制裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置及機(jī)床，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)安置有CAM軟件模塊，所述計(jì)算機(jī)與CNC控制裝置連接，CNC控制裝置與伺服驅(qū)動(dòng)裝置連接，伺服驅(qū)動(dòng)裝置與機(jī)床連接；所述CAM軟件模塊發(fā)送信號(hào)給CNC控制裝置，CNC控制裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理分析生成位置控制指令并發(fā)送給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，伺服驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)位置控制指令驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)行
[0007]一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的加工方法，其包括如下步驟:
[0008]獲取DXF文件的數(shù)據(jù)信息；
[0009]對(duì)DXF文件的圖形進(jìn)行預(yù)處理，將DXF文件的圖形分解為多個(gè)直線段或圓弧段，其中，單個(gè)直線段或圓弧構(gòu)成基本圖元；根據(jù)DXF文件圖形中圖元坐標(biāo)變化趨勢(shì)，判斷圖形的圖元是否存在坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反的現(xiàn)象；
[0010]根據(jù)不同圖元的曲率大小將圖元擬合成可變步長(zhǎng)的直線段或圓弧段；
[0011]對(duì)DXF文件圖形中的圖元軌跡進(jìn)行分析，并獲得圖形中的圖元端點(diǎn)的矢量角及方向，采用基于矢量分析的補(bǔ)償類型判別方式對(duì)補(bǔ)償類型進(jìn)行判別，再利用相應(yīng)的補(bǔ)償類別算法進(jìn)行刀具補(bǔ)償，得到最終待加工數(shù)據(jù)信息；
[0012]生成G代碼，根據(jù)DXF文件圖形中的圖元軌跡的分析及進(jìn)行刀具補(bǔ)償后得到最終待加工數(shù)據(jù)信息，獲取最終待加工數(shù)據(jù)信息對(duì)應(yīng)的G代碼。
[0013]綜上所述，本發(fā)明五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)及其加工方法將DXF文件圖形對(duì)應(yīng)的型材加工路徑經(jīng)讀取、預(yù)處理、變步距分割、刀具補(bǔ)償處理后，得到最終待加工數(shù)據(jù)信息，并獲取最終待加工數(shù)據(jù)信息對(duì)應(yīng)的G代碼，對(duì)G代碼進(jìn)行處理分析生成位置控制指令，通過五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工使得形狀曲線復(fù)雜的輕質(zhì)型材工件能快速完成定型，解決對(duì)輕質(zhì)型材進(jìn)行高速高精多軸聯(lián)動(dòng)多刀復(fù)合加工的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0015]圖2為圖1所示本發(fā)明五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0016]圖3為圖1所示本發(fā)明五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的CAM軟件模塊的原理方框圖；
[0017]圖4為DXF文件圖形中圖元的曲率與曲線分割的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所達(dá)到的具體目的、功能，下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)為以華中數(shù)控HNC_210B、FUNUC數(shù)控等為代表的機(jī)床控制系統(tǒng)，主要包括計(jì)算機(jī)、CNC控制裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置及機(jī)床，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)安置有CAM軟件模塊，所述計(jì)算機(jī)與CNC控制裝置連接，CNC控制裝置與伺服驅(qū)動(dòng)裝置連接，伺服驅(qū)動(dòng)裝置與機(jī)床連接。
[0020]如圖2所示,所述機(jī)床包括一個(gè)Z方向的主行進(jìn)軸及X、Y、A、B方向的四個(gè)刀具軸，其中X、Y方向的刀具軸一端分別安裝有銑刀刀具，Α、Β方向的刀具軸一端安裝有銑刀刀具，Α、B方向的刀具軸一端也可以安裝有磨頭刀具，以與X、Y方向的安裝有銑刀刀具的刀具軸共同進(jìn)行銑磨復(fù)合加工。
[0021]所述伺服驅(qū)動(dòng)裝置分別與Z方向的主行進(jìn)軸及X、Y、Α、B方向的四個(gè)刀具軸對(duì)應(yīng)設(shè)置，主要包括X軸伺服驅(qū)動(dòng)器及X軸電機(jī)、Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器及Y軸電機(jī)、A軸伺服驅(qū)動(dòng)器及A軸電機(jī)、B軸伺服驅(qū)動(dòng)器及B軸電機(jī)、Z軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器及Z軸電機(jī)，X軸伺服驅(qū)動(dòng)器及X軸電機(jī)帶動(dòng)X方向的刀具軸運(yùn)行，Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器及Y軸電機(jī)帶動(dòng)Y方向的刀具軸運(yùn)行，A軸伺服驅(qū)動(dòng)器及A軸電機(jī)帶動(dòng)A方向的刀具軸運(yùn)行，B軸伺服驅(qū)動(dòng)器及B軸電機(jī)帶動(dòng)B方向的刀具軸運(yùn)行，Z軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器及Z軸電機(jī)帶動(dòng)Z方向的主行進(jìn)軸運(yùn)行。
[0022]如圖3所示，所述CAM軟件模塊包括文件讀取模塊、圖形預(yù)處理模塊、高速高精處理模塊、刀具補(bǔ)償模塊、代碼生成模塊、機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊及刀具參數(shù)設(shè)定模塊。所述文件讀取模塊、圖形預(yù)處理模塊、高速高精處理模塊、刀具補(bǔ)償模塊、代碼生成模塊依次連接，所述機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊及刀具參數(shù)設(shè)定模塊置于文件讀取模塊與圖形預(yù)處理模塊之間，所述機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊預(yù)先對(duì)X、Y、Α、B方向的四個(gè)刀具軸上安裝的刀具起點(diǎn)位置及限位位置進(jìn)行設(shè)定，所述刀具參數(shù)設(shè)定模塊預(yù)先對(duì)X、Y、Α、B方向的四個(gè)刀具軸上安裝的刀具尺寸范圍進(jìn)行限定。
[0023]所述文件讀取模塊為DXF文件讀取模塊，采用dxflib庫進(jìn)行DXF文件的數(shù)據(jù)提??；所述圖形預(yù)處理模塊對(duì)DXF文件的圖形進(jìn)行分解為多個(gè)直線段或圓弧段，單個(gè)直線段或圓弧構(gòu)成基本圖元，然后對(duì)分解圖形的圖元進(jìn)行排序；所述Z方向的主行進(jìn)軸對(duì)應(yīng)DXF文件圖形中的左側(cè)方向，所述圖形預(yù)處理模塊根據(jù)DXF文件圖形中圖元在Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì)，判斷基本圖元或相鄰圖元是否存在Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反的現(xiàn)象，若存在Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反的現(xiàn)象，則獲取Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反時(shí)的圖元頂點(diǎn)，并以該頂點(diǎn)為分界點(diǎn)將圖形切分成兩個(gè)獨(dú)立線段后重新排序。
[0024]所述高速高精處理模塊對(duì)圖形預(yù)處理模塊分解圖形的圖元擬合成可變步長(zhǎng)的小直線段或圓弧段，使得加工后的型材工件不會(huì)在表面形成明顯的波紋刀痕，提高加工精度。
[0025]所述刀具補(bǔ)償模塊對(duì)DXF文件圖形中的圖元軌跡進(jìn)行分析，并獲得圖形中的圖元銜接點(diǎn)的矢量角及方向，刀具補(bǔ)償模塊先獲得圖元對(duì)應(yīng)的兩條線段的方向矢量，其中，直線為其本身的方向矢量，圓弧則是其端點(diǎn)到圓心的方向矢量；然后刀具補(bǔ)償模塊對(duì)兩條線段的方向矢量進(jìn)行比較判別補(bǔ)償類型后，再利用相應(yīng)的圓弧補(bǔ)償算法進(jìn)行刀具補(bǔ)償，所述刀具補(bǔ)償模塊將進(jìn)行刀具補(bǔ)償處理后的最終待加工數(shù)據(jù)信息發(fā)送給代碼生成模塊，其中，最終待加工數(shù)據(jù)包括DXF文件圖形的圖元對(duì)應(yīng)的各段加工路徑及相應(yīng)的規(guī)劃速度等信息。
[0026]所述的代碼生成模塊讀取機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊及刀具參數(shù)設(shè)定模塊信息，再對(duì)機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊及刀具參數(shù)設(shè)定模塊信息的設(shè)定信息與刀具補(bǔ)償模塊生成的最終待加工數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，獲取數(shù)控加工系統(tǒng)所需的G代碼，代碼生成模塊將G代碼以以太網(wǎng)、RS485或USB等通訊方式傳送到CNC控制裝置，CNC控制裝置對(duì)G代碼進(jìn)行處理分析生成位置控制指令并發(fā)送給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，伺服驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)位置控制指令驅(qū)動(dòng)機(jī)床按要求運(yùn)行。
[0027]本發(fā)明五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的加工方法，具體包括如下步驟:
[0028](I )、獲取DXF文件的數(shù)據(jù)信息，文件讀取模塊采用dxflib庫對(duì)DXF文件的數(shù)據(jù)進(jìn)行提??；
[0029](2)、預(yù)先對(duì)X、Y、A、B方向的四個(gè)刀具軸上安裝的刀具起點(diǎn)位置及限位位置、尺寸范圍進(jìn)行設(shè)定，機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊及刀具參數(shù)設(shè)定模塊置于文件讀取模塊與圖形預(yù)處理模塊之間，所述機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊預(yù)先對(duì)X、Y、A、B方向的四個(gè)刀具軸上安裝的刀具起點(diǎn)位置及限位位置進(jìn)行設(shè)定，所述刀具參數(shù)設(shè)定模塊預(yù)先對(duì)X、Y、A、B方向的四個(gè)刀具軸上安裝的刀具尺寸范圍進(jìn)行限定；
[0030](3)、對(duì)DXF文件的圖形進(jìn)行預(yù)處理，其具體包括如下步驟:
[0031]①、將DXF文件的圖形分解為多個(gè)直線段或圓弧段，其中，單個(gè)直線段或圓弧段構(gòu)成基本圖元；
[0032]②、Z方向的主行進(jìn)軸對(duì)應(yīng)DXF文件圖形中的左側(cè)方向，根據(jù)DXF文件圖形中圖元在Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì),判斷基本圖元或相鄰圖元是否存在Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反的現(xiàn)象；若圖元在Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反,則對(duì)圖元進(jìn)行標(biāo)記；
[0033]③、判別圖形分解的圖元與刀具的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定標(biāo)記的圖元是通過X、A方向的刀具軸上安裝的刀具加工還是通過Y、B方向的刀具軸上安裝的刀具加工，并對(duì)分解的圖元進(jìn)行排序；
[0034]④、對(duì)Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反的圖元進(jìn)行計(jì)算,獲得變化趨勢(shì)相反時(shí)的圖元頂點(diǎn)，并以該頂點(diǎn)為分界點(diǎn)將圖元切分成兩個(gè)獨(dú)立線段后重新排序；
[0035]⑤、偵測(cè)圖形中Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反的位置并發(fā)送信號(hào)給Z方向的主行進(jìn)軸，以控制Z方向的主行進(jìn)軸作后退動(dòng)作。
[0036](4)、根據(jù)不同圖元的曲率大小對(duì)曲線進(jìn)行變步距分割以將圖元擬合成可變步長(zhǎng)的小直線段或圓弧段，其具體包括如下步驟:
[0037]①、判別圖形分解圖元的曲線類型；
[0038]②、獲得曲線曲率，根據(jù)圖元的曲線類型計(jì)算獲得圖元的曲率大??；如圖4所示顯示了曲率與曲線分割的關(guān)系，圖中小方點(diǎn)表示圖元的端點(diǎn)，端點(diǎn)排布密度與曲率大小成正t匕，即曲率越大，對(duì)曲線分割越密；曲率越小，對(duì)曲線分割越疏。
[0039]③、變步距分割，根據(jù)圖元的曲率大小將圖元擬合成可變步長(zhǎng)的小直線段或圓弧段，使得加工后的型材工件不會(huì)在表面形成明顯的波紋刀痕，提高加工精度；其中，小直線段或圓弧段是對(duì)圖形分解后的圖元再進(jìn)行可變步長(zhǎng)分解，當(dāng)圖形分解的圖元為曲線曲率越大的圓弧時(shí)，將圖元分割的步長(zhǎng)就越小；當(dāng)圖形分解的圖元為曲線曲率越小的圓弧時(shí)，將圖元分割的步長(zhǎng)就越大；當(dāng)圖形分解的圖元為直線時(shí)，將圖元分解的步長(zhǎng)是均等的。
[0040](5)、對(duì)DXF文件圖形中的圖元軌跡進(jìn)行分析，并獲得圖形中的圖元端點(diǎn)的矢量角及方向，采用基于矢量分析的補(bǔ)償類型判別方式對(duì)補(bǔ)償類型進(jìn)行判別，再利用相應(yīng)的補(bǔ)償類別算法進(jìn)行刀具補(bǔ)償，得到最終待加工數(shù)據(jù)信息；其中，補(bǔ)償類型包括外補(bǔ)償和內(nèi)補(bǔ)償，外補(bǔ)償為增加過渡圓弧的補(bǔ)償，內(nèi)補(bǔ)償為通過兩相鄰圖元的交點(diǎn)進(jìn)行過渡的補(bǔ)償；所述基于矢量分析的補(bǔ)償類型判別方法包括計(jì)算出兩條線段各自的方向矢量，其中，直線為其本身的方向矢量，圓弧則是其端點(diǎn)到圓心的方向矢量；然后對(duì)兩條線段的方向矢量進(jìn)行比較；當(dāng)方向矢量的差值滿足設(shè)定條件時(shí)，即可判定兩線段連接處為凹角，交點(diǎn)過渡法的使用條件為相連接的兩條線段所成的夾角為凹角。
[0041]當(dāng)補(bǔ)償類型為外補(bǔ)償時(shí)，進(jìn)行過渡圓弧參數(shù)計(jì)算，完成刀具補(bǔ)償后的DXF文件圖形對(duì)應(yīng)的加工路徑，得到最終待加工數(shù)據(jù)信息；
[0042]當(dāng)補(bǔ)償類型為內(nèi)補(bǔ)償時(shí)，根據(jù)交點(diǎn)過渡法進(jìn)行交點(diǎn)計(jì)算，完成刀具補(bǔ)償后的DXF文件圖形對(duì)應(yīng)的加工路徑，得到最終待加工數(shù)據(jù)信息。
[0043](6)、生成G代碼，根據(jù)DXF文件圖形中的圖元軌跡的分析及進(jìn)行刀具補(bǔ)償后得到最終待加工數(shù)據(jù)信息，獲取最終待加工數(shù)據(jù)信息對(duì)應(yīng)的G代碼，對(duì)G代碼進(jìn)行處理分析生成位置控制指令，完成對(duì)型材工件的加工。
[0044]綜上所述，本發(fā)明五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)及其加工方法將DXF文件圖形對(duì)應(yīng)的型材加工路徑經(jīng)讀取、預(yù)處理、變步距分割、刀具補(bǔ)償處理后，得到最終待加工數(shù)據(jù)信息，并獲取最終待加工數(shù)據(jù)信息對(duì)應(yīng)的G代碼，對(duì)G代碼進(jìn)行處理分析生成位置控制指令，通過五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工使得形狀曲線復(fù)雜的輕質(zhì)型材工件能快速完成定型，解決對(duì)輕質(zhì)型材進(jìn)行高速高精多軸聯(lián)動(dòng)多刀復(fù)合加工的需求。
[0045]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:包括計(jì)算機(jī)、CNC控制裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置及機(jī)床，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)安置有CAM軟件模塊，所述計(jì)算機(jī)與CNC控制裝置連接，CNC控制裝置與伺服驅(qū)動(dòng)裝置連接，伺服驅(qū)動(dòng)裝置與機(jī)床連接；所述CAM軟件模塊發(fā)送信號(hào)給CNC控制裝置，CNC控制裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理分析生成位置控制指令并發(fā)送給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，伺服驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)位置控制指令驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:所述機(jī)床包括一個(gè)Z方向的主行進(jìn)軸及X、Y、A、B方向的四個(gè)刀具軸，其中X、Y方向的刀具軸一端分別安裝有銑刀刀具，A、B方向的刀具軸一端安裝有銑刀刀具或磨頭刀具。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:所述伺服驅(qū)動(dòng)裝置分別與Z方向的主行進(jìn)軸及X、Y、A、B方向的四個(gè)刀具軸對(duì)應(yīng)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:所述CAM軟件模塊包括文件讀取模塊、圖形預(yù)處理模塊、高速高精處理模塊、刀具補(bǔ)償模塊及代碼生成模塊，所述文件讀取模塊、圖形預(yù)處理模塊、高速高精處理模塊、刀具補(bǔ)償模塊、代碼生成模塊依次連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:還包括機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊及刀具參數(shù)設(shè)定模塊，所述機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊及刀具參數(shù)設(shè)定模塊置于文件讀取模塊與圖形預(yù)處理模塊之間，所述機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊預(yù)先對(duì)X、Y、A、B方向的四個(gè)刀具軸上安裝的刀具起點(diǎn)位置及限位位置進(jìn)行設(shè)定，所述刀具參數(shù)設(shè)定模塊預(yù)先對(duì)X、Y、A、B方向的四個(gè)刀具軸上安裝的刀具尺寸范圍進(jìn)行限定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:所述圖形預(yù)處理模塊將DXF文件的圖形進(jìn)行分解為多個(gè)直線段或圓弧段，其中，單個(gè)直線段或圓弧段構(gòu)成基本圖元，然后對(duì)分解圖形的圖元進(jìn)行排序；所述高速高精處理模塊對(duì)圖形預(yù)處理模塊分解圖形的圖元擬合成可變步長(zhǎng)的直線段或圓弧段；所述刀具補(bǔ)償模塊對(duì)DXF文件圖形中的圖元軌跡進(jìn)行刀具補(bǔ)償；所述的·代碼生成模塊讀取機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊及刀具參數(shù)設(shè)定模塊信息，再對(duì)機(jī)床參數(shù)設(shè)定模塊及刀具參數(shù)設(shè)定模塊信息的設(shè)定信息與刀具補(bǔ)償模塊生成的最終待加工數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，獲取G代碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6所述的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，包括如下步驟: 獲取DXF文件的數(shù)據(jù)信息； 對(duì)DXF文件的圖形進(jìn)行預(yù)處理，將DXF文件的圖形分解為多個(gè)直線段或圓弧段，其中，單個(gè)直線段或圓弧段構(gòu)成基本圖元；根據(jù)DXF文件圖形中圖元坐標(biāo)變化趨勢(shì)，判斷圖形的圖元是否存在坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反的現(xiàn)象； 根據(jù)不同圖元的曲率大小將圖元擬合成可變步長(zhǎng)的直線段或圓弧段； 對(duì)DXF文件圖形中的圖元軌跡進(jìn)行分析，并獲得圖形中的圖元端點(diǎn)的矢量角及方向，采用基于矢量分析的補(bǔ)償類型判別方式對(duì)補(bǔ)償類型進(jìn)行判別，再利用相應(yīng)的補(bǔ)償類別算法進(jìn)行刀具補(bǔ)償，得到最終待加工數(shù)據(jù)信息； 生成G代碼，根據(jù)DXF文件圖形中的圖元軌跡的分析及進(jìn)行刀具補(bǔ)償后得到最終待加工數(shù)據(jù)信息，獲取最終待加工數(shù)據(jù)信息對(duì)應(yīng)的G代碼。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，所述對(duì)DXF文件的圖形進(jìn)行預(yù)處理的步驟之前還包括: 預(yù)先對(duì)X、Y、A、B方向的四個(gè)刀具軸上安裝的刀具起點(diǎn)位置及限位位置、尺寸范圍進(jìn)行設(shè)定。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，所述對(duì)DXF文件的圖形進(jìn)行預(yù)處理的步驟包括: ①、將DXF文件的圖形分解為多個(gè)直線段或圓弧段，其中，單個(gè)直線段或圓弧段構(gòu)成基本圖元； ②、Z方向的主行進(jìn)軸對(duì)應(yīng)DXF文件圖形中的左側(cè)方向，根據(jù)DXF文件圖形中圖元在Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì),判斷基本圖元或相鄰圖元是否存在Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反的現(xiàn)象；若圖元在Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反,則對(duì)圖元進(jìn)行標(biāo)記； ③、判別圖形分解的圖元與刀具的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定標(biāo)記的圖元是通過X、A方向的刀具軸上安裝的刀具加工還是通過Y、B方向的刀具軸上安裝的刀具加工，并對(duì)分解的圖元進(jìn)行排序； ④、對(duì)Z方向坐標(biāo)變化趨勢(shì)相反的圖元進(jìn)行計(jì)算,獲得變化趨勢(shì)相反時(shí)的圖元頂點(diǎn)，并以該頂點(diǎn)為分界點(diǎn)將圖元切分成兩個(gè)獨(dú)立線段后重新排序。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的加工方法，其特征在于，所述根據(jù)不同圖元的曲率大小將圖元擬合成可變步長(zhǎng)的直線段或圓弧段的步驟包括: ①、判別圖形分解圖元的曲線類型； ②、獲得曲線曲率，根據(jù)圖元的曲線類型獲得圖元的曲率大小； ③、根據(jù)圖元的曲率大小將圖元擬合成可變步長(zhǎng)的直線段或圓弧段； 其中，當(dāng)圖形分解的圖元為曲線曲率越大的圓弧時(shí)，將圖元分割的步長(zhǎng)就越小；當(dāng)圖形分解的圖元為曲線曲率越小的圓弧時(shí)，將圖元分割的步長(zhǎng)就越大；當(dāng)圖形分解的圖元為直線時(shí)，將圖元分解的步長(zhǎng)是均等的。
【文檔編號(hào)】G05B19/19GK103529751SQ201310522152
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】胡戰(zhàn)虎, 鐘震宇, 黃東運(yùn), 雷歡, 盧杏堅(jiān), 吳亮生, 吳蜀予 申請(qǐng)人:廣東省自動(dòng)化研究所