專利名稱：一種五軸加工中心加工過程進(jìn)退刀超程的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械數(shù)控五軸加工的數(shù)控程序編制與后置處理技術(shù)，特別是一種旋轉(zhuǎn)工作臺五軸加工中心加工過程進(jìn)退刀超程的控制方法。
背景技術(shù)：
在數(shù)控加工中，數(shù)控五軸加工中心的種類很多，旋轉(zhuǎn)軸有的是附加在機(jī)床主軸上，有的是附加在工作臺上(工作臺為可旋轉(zhuǎn)工作臺)。在實(shí)際生產(chǎn)中，不同形式的五軸加工中心都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。旋轉(zhuǎn)工作臺五軸加工中心在中小型航空零件加工中得到大量使用，尤其對航空圓盤類零件及多工位加工零件而言，優(yōu)勢非常明顯；通過工作臺的旋轉(zhuǎn)，可以一次裝夾任意轉(zhuǎn)換零件的加工工位，零件加工精度高，而且此類機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，比如，德馬吉、米克朗等世界頂級機(jī)床廠商的五軸加工中心大量采用旋轉(zhuǎn)工作臺形式。在數(shù)控五軸加工中，機(jī)床加工軸需要從零件的一個(gè)切削工位加工完畢到下一個(gè)切削工位，由于加工角度變換，導(dǎo)致機(jī)床主軸和工作臺旋轉(zhuǎn)角度相應(yīng)變換，此五軸聯(lián)動(dòng)過程為零件切削過程之外的退、進(jìn)刀過程，由機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及機(jī)床系統(tǒng)決定而自動(dòng)出現(xiàn)。一般來說，零件加工過程一般分為進(jìn)刀過程、切削過程、退刀過程三個(gè)過程，而數(shù)控程序編制中，程編人員的程序編制僅局限在切削過程，而進(jìn)刀過程與退刀過程不作設(shè)定，因此，從一個(gè)零件部位切削過程結(jié)束到下一個(gè)零件部位切削過程開始的運(yùn)動(dòng)過程，既是前一個(gè)加工過程的退刀過程，也為下一個(gè)加工過程的進(jìn)刀過程，這退、進(jìn)刀過程完全隨著不同加工部位切削過程的連接而自動(dòng)出現(xiàn)，機(jī)床加工角度在此單一過程中同時(shí)相應(yīng)聯(lián)動(dòng)變換，而機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡由機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及機(jī)床系統(tǒng)決定而自動(dòng)出現(xiàn)，不受程編人員控制。對于一些尺寸較大、加工部位較多的零件，經(jīng)常出現(xiàn)進(jìn)刀或退刀程序超程、機(jī)床報(bào)警的錯(cuò)誤而無法后續(xù)加工，以往在這種情況下，只能工藝更改程序、調(diào)整坐標(biāo)系、或者工人手動(dòng)操作機(jī)床、程序跳段加工方可后續(xù)，操作非常繁瑣，五軸數(shù)控程序跳段加工風(fēng)險(xiǎn)也較大。因此探索一種有效的控制方法來防止旋轉(zhuǎn)工作臺五軸加工中心加工過程進(jìn)退刀超程的方法是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種旋轉(zhuǎn)工作臺五軸加工中心加工過程進(jìn)退刀超程的控制方法，該方法能直接在數(shù)控程序編制中，設(shè)定旋轉(zhuǎn)工作臺機(jī)床五軸加工過程進(jìn)、退刀過程的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而控制機(jī)床主軸與工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程，同時(shí)不影響正常切削過程的控制，避免超程問題，進(jìn)而提高加工效率，降低人工干預(yù)程序的風(fēng)險(xiǎn)。一種旋轉(zhuǎn)工作臺五軸加工中心加工過程進(jìn)退刀超程的控制方法，含有對零件不同工位的數(shù)控加工程序和不同加工工位的機(jī)床加工角度，其特征在于，在數(shù)控程序編制時(shí)，首先在機(jī)床工作臺旋轉(zhuǎn)中心上方設(shè)立一個(gè)中轉(zhuǎn)點(diǎn)，每個(gè)工位的數(shù)控加工程序前的進(jìn)刀程序由上述中轉(zhuǎn)點(diǎn)起始，每個(gè)工位的數(shù)控加工程序后的退刀程序到該上述中轉(zhuǎn)點(diǎn)結(jié)束，每個(gè)工位的機(jī)床加工角度在進(jìn)刀程序啟動(dòng)前在上述中轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行變換到位。旋轉(zhuǎn)工作臺五軸加工中心加工零件時(shí)，零件一般大概放置于機(jī)床的工作臺旋轉(zhuǎn)中心位置，而此位置也一般是機(jī)床運(yùn)動(dòng)的中心位置，在此位置，數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)行程最大，將機(jī)床主軸大致限定在工作臺旋轉(zhuǎn)中心時(shí)，即使機(jī)床主軸與工作臺同時(shí)旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)，也不易導(dǎo)致零件的五軸加工超程。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在旋轉(zhuǎn)工作臺五軸加工中心加工零件時(shí)，將原先從零件的一個(gè)工位切削過程結(jié)束到下一個(gè)工位切削過程開始的退、進(jìn)刀單一運(yùn)動(dòng)過程拆分為退刀過程、變換過程、進(jìn)刀過程三個(gè)獨(dú)立的過程，此三個(gè)過程中的機(jī)床運(yùn)動(dòng)均按照數(shù)控程編人員在機(jī)床的工作臺旋轉(zhuǎn)中心設(shè)立虛擬中轉(zhuǎn)點(diǎn)為中心設(shè)定的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，而此運(yùn)動(dòng)過程的控制不會影響正常的切削加工，通過此方法，從根本上解決此類機(jī)床五軸加工過程進(jìn)退刀超程的問題，進(jìn)而有效提高加工效率，而且能降低人工干預(yù)程序時(shí)的意外風(fēng)險(xiǎn)。以下結(jié)合實(shí)施例附圖對該申請作進(jìn)一步詳細(xì)描述:


:圖1旋轉(zhuǎn)工作臺五軸加工中心的一種典型結(jié)構(gòu)及加工零件示意圖；圖2是數(shù)控退、進(jìn)刀軌跡示意圖；圖中編號說明:1五軸加工中心、2機(jī)床主軸、3旋轉(zhuǎn)工作臺、4零件、5中轉(zhuǎn)點(diǎn)、6第一工位、7第二工位、8第一工位退刀點(diǎn)、9第二工位進(jìn)刀點(diǎn)
具體實(shí)施例參見圖1所示，以MIKRON HPMl150U五軸加工中心I為例，該機(jī)床有兩個(gè)附加旋轉(zhuǎn)軸，一個(gè)為機(jī)床主軸2，一個(gè)為機(jī)床旋轉(zhuǎn)工作臺3。加工過程中機(jī)床主軸2只能繞X軸A擺旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)加工角度依靠旋轉(zhuǎn)工作臺3的C擺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)零件的五軸數(shù)控加工。圖1中機(jī)床工作臺上為某典型數(shù)控零件4，四周理論外形全部需要五軸數(shù)控加工，實(shí)施中加工采用MIKRON HPMl150U五軸加工中心1，程序編制采用“分行-定軸”五軸加工方式。如圖2所示，以零件兩處最遠(yuǎn)的加工工位為例，在第一工位6，采用角度(Al，Cl)定軸加工，此部位切削加工完畢后，機(jī)床主軸2從退刀點(diǎn)8退出；在第二工位7，采用角度(A2，C2)定軸加工，此部位切削加工開始前機(jī)床主軸2從進(jìn)刀點(diǎn)9進(jìn)入。圖示零件中間上方的虛擬中轉(zhuǎn)點(diǎn)5，處于機(jī)床工作臺的旋轉(zhuǎn)中心位置，即為設(shè)置的機(jī)床加工角度變換的中轉(zhuǎn)點(diǎn)。圖示2虛線部分為改進(jìn)后的數(shù)控退、進(jìn)刀軌跡示意圖，在零件的第一工位6加工完畢從退刀點(diǎn)8退出，機(jī)床主軸2先保持機(jī)床加工角度(Al，Cl)不變平移至中轉(zhuǎn)點(diǎn)5完成退刀過程，然后集中在中轉(zhuǎn)點(diǎn)5完成變換過程，機(jī)床加工角度由(Al，Cl)變換為(A2，C2)，然后從中轉(zhuǎn)點(diǎn)5保持機(jī)床加工角度(A2，C2)不變平移至第二工位7的加工進(jìn)刀點(diǎn)9完成進(jìn)刀過程，再進(jìn)行零件后續(xù)五軸加工。這樣，實(shí)際加工過程中，將原先從一個(gè)零件部位切削過程結(jié)束到下一個(gè)零件部位切削過程開始的退、進(jìn)刀單一運(yùn)動(dòng)過程拆分為三個(gè)獨(dú)立的過程，即一個(gè)零件部位切削過程完畢到中轉(zhuǎn)點(diǎn)的退刀過程，不同零件部位切削過程加工角度在中轉(zhuǎn)點(diǎn)完成變化的變換過程，以及從中轉(zhuǎn)點(diǎn)到下一個(gè)零件部位切削過程開始的進(jìn)刀過程；而在此拆分后的退刀和進(jìn)刀過程中，機(jī)床主軸與工作臺加工角度都是不變的，機(jī)床主軸與工作臺加工角度的變換過程都是集中在中轉(zhuǎn)點(diǎn)完成的，在中轉(zhuǎn)點(diǎn)位置的機(jī)床運(yùn)動(dòng)行程是最大的，這樣就很有效的避免了五軸加工時(shí)的進(jìn)退刀超程問題。而且，此類進(jìn)退刀設(shè)置只需在五軸加工角度變化較大的相鄰部位之間設(shè)置，在實(shí)際應(yīng)用中效果非常明顯。
權(quán)利要求
1.一種五軸加工中心加工過程進(jìn)退刀超程的控制方法，含有對零件不同工位的數(shù)控加工程序和不同加工工位的機(jī)床加工角度，其特征在于，在數(shù)控程序編制時(shí)，首先在機(jī)床工作臺旋轉(zhuǎn)中心上方設(shè)立一個(gè)中轉(zhuǎn)點(diǎn)，每個(gè)工位的數(shù)控加工程序前的進(jìn)刀程序由上述中轉(zhuǎn)點(diǎn)起始，每個(gè)工位的數(shù)控加工程序后的退刀程序到該上述中轉(zhuǎn)點(diǎn)結(jié)束，每個(gè)工位的機(jī)床加工角度在進(jìn)刀程序啟動(dòng)前在上述中轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行變換到位。
全文摘要
本發(fā)明提供一種五軸加工中心加工過程進(jìn)退刀超程的控制方法，該方法能直接在數(shù)控程序編制中，設(shè)定旋轉(zhuǎn)工作臺機(jī)床五軸加工過程進(jìn)、退刀過程的運(yùn)動(dòng)軌跡，機(jī)床運(yùn)動(dòng)均按照數(shù)控程編人員在機(jī)床的工作臺旋轉(zhuǎn)中心設(shè)立虛擬中轉(zhuǎn)點(diǎn)為中心設(shè)定，進(jìn)而控制機(jī)床主軸與工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程，同時(shí)不影響正常切削過程的控制，避免超程問題，進(jìn)而提高加工效率，降低人工干預(yù)程序的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號B23Q15/00GK103143982SQ20131006205
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者賴永春, 譚良毅, 崔生富 申請人:中航飛機(jī)股份有限公司西安飛機(jī)分公司