具底刃始終沿著曲面導(dǎo)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)；
[0036]步驟g，完成曲面加工全過程，各軸回位。
[0037]本發(fā)明的數(shù)字控制線接觸曲面加工方法可實(shí)現(xiàn)用一條數(shù)控代碼就可以加工一種特定的直紋面。
[0038]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)還在于加工平面時(shí)，在進(jìn)行前述步驟c時(shí)，先調(diào)整刀具軸線與工件加工平面平行，刀具軸線與加工平面距離等于刀具半徑；在步驟f時(shí)，根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)控制工件進(jìn)給或刀具進(jìn)給實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給，控制刀具軸向進(jìn)給，使刀具頂刃始終與平面邊界保持切觸從而完成加工。
[0039]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)還在于加工柱面時(shí)，可根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)情況采用刀具回轉(zhuǎn)進(jìn)給或采用工件回轉(zhuǎn)進(jìn)給實(shí)現(xiàn)加工。在進(jìn)行步驟c時(shí)，具體要調(diào)整機(jī)床進(jìn)給回轉(zhuǎn)軸使刀具軸線矢量方向等于柱面直母線矢量；進(jìn)行步驟f時(shí)刀具軸線始終運(yùn)行在加工面的等距面上，刀具底刃始終沿著導(dǎo)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)。
[0040]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)還在于加工錐面時(shí)，在進(jìn)行步驟c時(shí)，還要調(diào)整工件位置使其回轉(zhuǎn)軸線與刀架回轉(zhuǎn)軸線重合，再調(diào)整刀具回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)半徑等于工件錐面的起始回轉(zhuǎn)半徑；進(jìn)行步驟e時(shí)，調(diào)整刀具繞回轉(zhuǎn)軸的夾角即起始錐角，再調(diào)整刀具軸向位置使得側(cè)刃與工件的加工起始線相切觸。
[0041]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)還在于加工螺旋面時(shí)，在進(jìn)行步驟c時(shí)，還要調(diào)整工件位置使其回轉(zhuǎn)軸線與刀架回轉(zhuǎn)軸線重合，控制刀具回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)半徑等于工件圓錐面的回轉(zhuǎn)半徑；進(jìn)行步驟e時(shí)，再調(diào)整刀具軸線矢量與直紋面起始線矢量相同，再調(diào)整刀具徑向位置使得刀具的側(cè)刃與工件的加工起始線相切觸；最后，刀具的周向進(jìn)給軸C軸、工件的直線進(jìn)給軸Z軸以及刀具軸線軸W軸三軸聯(lián)動(dòng)加工，使刀具側(cè)刃沿螺旋面運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使刀具沿刀具軸線進(jìn)給，使刀具底端沿工件螺旋面內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，直到終止角度完成螺旋面加工。
[0042]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)還在于加工曲面為非可展直紋面時(shí)，首先需要用前述可直接加工的直紋面對該非直紋面進(jìn)行逼近。即根據(jù)加工粗糙度的要求，將非直紋面分割成一層層平面上的曲線，找到每一層平面曲線上各點(diǎn)上原曲面的法矢量，找到一條條與該層曲線相切，且與曲線上各點(diǎn)的法矢量相垂直的刀位，用前述可直接加工的直紋面順序連接這些刀位形成直紋面，用以代替各層曲線附近的曲面；做這些逼近直紋面的刀具半徑等距面；刀具沿該等距面運(yùn)動(dòng)，即可完成對該非直紋面的加工。。
[0043]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)還在于刀具可以是銑削刀具，也可以是磨削刀具，或由拋光頭構(gòu)成，或由切割頭構(gòu)成，或由線電極電加工陰極單元構(gòu)成，可用于磨削加工、光整加工及、電解加工以及電加工與機(jī)械的復(fù)合加工。
[0044]以大圓半徑為40mm、小圓半徑為38mm、高度為8mm的圓錐面，銑刀半徑為10mm，給定加工誤差不大于I ym為例，分析對比本高效曲面直接數(shù)控加工方法與五軸聯(lián)動(dòng)點(diǎn)接觸加工方法的加工效率。五軸聯(lián)動(dòng)點(diǎn)接觸加工時(shí)，若采用球頭銑刀，采用輪廓線法加工時(shí)需要加工時(shí)間為274秒，采用行切法時(shí)，需要321秒，而采用本方法加工時(shí)，只需要加工時(shí)間10秒，且不存在理論誤差。
[0045]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效曲面直接數(shù)控加工方法，其特征在于，該具體過程為: 步驟a，根據(jù)加工件的曲面特征，將該曲面轉(zhuǎn)化成直紋面，并編寫數(shù)控加工代碼； 步驟b，將加工件的空間直紋面的數(shù)控加工代碼輸入到數(shù)控系統(tǒng)； 步驟C，通過數(shù)控系統(tǒng)控制加工機(jī)床使刀具軸線矢量平行于直紋面的起始線的矢量； 步驟d，控制刀具主軸旋轉(zhuǎn)； 步驟e，調(diào)整工件或刀具位置，使得刀具的側(cè)刃與工件的加工起始線相切觸； 步驟f，控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，切削時(shí)使刀具側(cè)刃始終與該直紋面切觸，并使刀具底刃始終沿著曲面導(dǎo)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)； 步驟g，完成曲面加工全過程，各軸回位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效曲面直接數(shù)控加工方法，其特征在于，加工平面時(shí)，在進(jìn)行前述步驟c時(shí)，先調(diào)整刀具軸線與工件加工平面平行，刀具軸線與加工平面距離等于刀具半徑； 在步驟f時(shí)，根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)控制工件進(jìn)給或刀具進(jìn)給實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給，控制刀具軸向進(jìn)給，使刀具頂刃始終與平面邊界保持切觸從而完成加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效曲面直接數(shù)控加工方法，其特征在于，加工柱面時(shí)，根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)情況采用刀具回轉(zhuǎn)進(jìn)給或采用工件回轉(zhuǎn)進(jìn)給實(shí)現(xiàn)加工； 在進(jìn)行步驟c時(shí)，要調(diào)整機(jī)床進(jìn)給回轉(zhuǎn)軸使刀具軸線矢量方向等于柱面直母線矢量； 進(jìn)行步驟f時(shí)，刀具軸線始終運(yùn)行在該柱面的刀具半徑等距面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效曲面直接數(shù)控加工方法，其特征在于，加工錐面時(shí)，在進(jìn)行步驟c時(shí)，還要調(diào)整工件位置使其回轉(zhuǎn)軸線與刀架回轉(zhuǎn)軸線重合，再調(diào)整刀具回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)半徑等于工件錐面的起始回轉(zhuǎn)半徑； 進(jìn)行步驟e時(shí)，調(diào)整刀具繞回轉(zhuǎn)軸的夾角即起始錐角，再調(diào)整刀具軸向位置使得側(cè)刃與工件的加工起始線相切觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效曲面直接數(shù)控加工方法，其特征在于，加工螺旋面時(shí)，在進(jìn)行步驟c時(shí)，還要調(diào)整工件位置使其回轉(zhuǎn)軸線與刀架回轉(zhuǎn)軸線重合，控制刀具回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)半徑等于工件圓錐面的回轉(zhuǎn)半徑； 進(jìn)行步驟e時(shí)，再調(diào)整刀具軸線矢量與直紋面起始線矢量相同，再調(diào)整刀具徑向位置使得刀具的側(cè)刃與工件的加工起始線相切觸； 最后，刀具的周向進(jìn)給軸C軸、工件的直線進(jìn)給軸Z軸以及刀具軸線軸W軸三軸聯(lián)動(dòng)加工，使刀具側(cè)刃沿螺旋面運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使刀具沿刀具軸線進(jìn)給，使刀具底端沿工件螺旋面內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，直到終止角度完成螺旋面加工。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效曲面直接數(shù)控加工方法，其特征在于，加工非可展直紋面時(shí)，首先需要用前述可直接加工的直紋面對該非直紋面進(jìn)行逼近，即根據(jù)加工粗糙度的要求，將非直紋面分割成一層層平面上的曲線，找到每一層平面曲線上各點(diǎn)上原曲面的法矢量，找到一條條與該層曲線相切，且與曲線上各點(diǎn)的法矢量相垂直的刀位，用前述可直接加工的直紋面順序連接這些刀位形成直紋面，用以代替各層曲線附近的曲面；做這些逼近直紋面的刀具半徑等距面；刀具沿該等距面運(yùn)動(dòng)，即可完成對該非直紋面的加工。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效曲面直接數(shù)控加工方法，其特征在于，刀具為銑削刀具，磨削刀具，或由拋光頭構(gòu)成，或由切割頭構(gòu)成，或由線電極等電加工陰極單元構(gòu)成，可用于磨削加工、光整加工、電解加工以及電加工與機(jī)械的復(fù)合加工。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高效曲面直接數(shù)控加工方法，以特征直紋面插補(bǔ)作為最小插補(bǔ)單位，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點(diǎn)位插補(bǔ)和曲線插補(bǔ)作為基本插補(bǔ)單位的方法；在可以實(shí)現(xiàn)刀具的擺動(dòng)、回轉(zhuǎn)及回轉(zhuǎn)半徑調(diào)整的數(shù)控機(jī)床上，以圓柱形銑刀周刃對工件進(jìn)行加工，可直接成型平面、柱面、錐面、螺旋面等直紋面；以直紋面插補(bǔ)指令為基本加工指令，可在一條數(shù)控插補(bǔ)代碼下實(shí)現(xiàn)帶有曲線邊界的特征直紋面的高效數(shù)控加工；以這些特征直紋面為基本單元，實(shí)現(xiàn)對其他曲面的擬合，在可實(shí)現(xiàn)復(fù)合面加工指令的數(shù)控機(jī)床上完成加工。本發(fā)明數(shù)控加工方法，可用于數(shù)控銑削精加工、光整加工、數(shù)控車銑加工、數(shù)控電解加工和數(shù)控電火花加工等機(jī)械的數(shù)控精加工領(lǐng)域。
【IPC分類】G05B19-18
【公開號】CN104714475
【申請?zhí)枴緾N201510117589
【發(fā)明人】王琨琦, 余斌高, 王鵬
【申請人】西安工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月14日