數控車床銑削加工控制方法及裝置與流程

本發明涉及數控加工領域，特別地，涉及一種數控車床銑削加工控制方法及裝置。

背景技術：

隨著數控機床的發展和精益生產理念的普及，工序集中化在機械切削加工中以其縮短加工周期等優點，越來越被機械制造行業所接受。車銑合并加工也在這種趨勢中逐漸得以應用。但具備車、帶Y軸銑功能的數控車削加工中心機床價格昂貴。對于正四邊、正六邊等簡單型面的銑削，若采用立式加工中心調取銑刀按型面軌跡走刀加工，則會導致需要昂貴的加工設備，勢必導致加工成本高；若采用傳統的臥銑，則需要采用車床對工件進行車削加工后，轉移至臥銑設備上，導致工件加工成型需要周轉，且需要多次裝夾，且一般工件周轉等待的時間較長，且多次裝夾容易導致形位公差。

現有一種價格廉價的機床，在普通數控車床上新增動力銑刀，以具備車銑復合功能。較之于帶Y軸的車銑中心，刀塔和動力銑刀座只能整體在X，Z軸兩個方向移動，Y軸方向無法移動，業內稱之為帶虛擬Y軸的數控車床。通過C軸和虛擬Y軸的CS輪廓銑削功能，以達到具備銑削功能的目的。但車銑功能的程序編制需要專業軟件的支持，對于正六方、正四方簡單型面的銑削會帶來較大的成本投入，對編程員的要求也較高，后處理輸出的NC代碼很冗長，導致校對工作量大，對編程員和機床操作者的要求較高。

技術實現要素：

本發明提供了一種數控車床銑削加工控制方法及裝置，以解決如何簡化數控車床對簡單線性型面銑削加工的編程要求的技術問題。

本發明采用的技術方案如下：

根據本發明的一個方面，提供一種數控車床銑削加工控制方法，該數控車床為帶虛擬Y軸的數控車床，其包括用于安裝車刀以進行車削加工的刀塔、用于安裝銑刀的銑刀座及用于夾持待加工工件的主軸，主軸的旋轉角度可控，在進行銑削加工之前先經數控車床對待加工工件進行車削加工，本發明銑削加工控制方法包括：

根據銑削加工要求的型面形狀建立相應直角坐標系，直角坐標系以工件上銑削加工的幾何中心為原點，工件在銑削加工處的縱向剖面為直角坐標系所在平面；

調用極坐標插補指令控制主軸依次旋轉預設角度及銑刀座驅動銑刀同步銑削加工。

進一步地，調用極坐標插補指令控制主軸依次旋轉預設角度及銑刀座驅動銑刀同步銑削加工包括：

設定極坐標插補平面，極坐標插補平面的第一軸對應銑刀座位移的X軸，極坐標插補平面的第二軸對應主軸的旋轉軸；

提取工件在直角坐標系所在平面上的各端點的坐標值；

將各端點的坐標值賦值給極坐標插補平面實現主軸的轉動及銑刀座的移動控制。

進一步地，主軸依次取各端點的Y值實現相鄰端面間的轉動，且轉動進給速度可調。

進一步地，主軸在單次轉動過程中，銑刀在工件表面由距工件旋轉中心的最遠點逼近最近點、并由最近點到達工件表面，實現單邊的銑削加工。

進一步地，本發明數控車床銑削加工控制方法還包括：

調用極坐標插補指令經銑刀座控制銑刀的進刀點、退刀點。

進一步地，銑削加工的型面為正多邊形。

根據本發明的另一方面，還提供一種數控車床銑削加工控制裝置，該數控車床為帶虛擬Y軸的數控車床，其包括用于安裝車刀以進行車削加工的刀塔、用于安裝銑刀的銑刀座及用于夾持待加工工件的主軸，主軸的旋轉角度可控，在進行銑削加工之前先經數控車床對待加工工件進行車削加工，本發明銑削加工控制裝置包括：

第一坐標系模塊，用于根據銑削加工要求的截面形狀建立相應直角坐標系，直角坐標系以工件上銑削加工的幾何中心為原點，工件在銑削加工處的縱向剖面為直角坐標系所在平面；

加工控制模塊，用于調用極坐標插補指令控制主軸依次旋轉預設角度及銑刀座驅動銑刀同步銑削加工。

進一步地，加工控制模塊包括：

第二坐標系模塊，用于設定極坐標插補平面，極坐標插補平面的第一軸對應銑刀座位移的X軸，極坐標插補平面的第二軸對應主軸的旋轉軸；

坐標提取模塊，用于提取工件在直角坐標系所在平面上的各端點的坐標值；

賦值轉換模塊，用于將各端點的坐標值賦值給極坐標插補平面實現主軸的轉動及銑刀座的移動控制。

本發明具有以下有益效果：

本發明數控車床銑削加工控制方法及裝置，通過調用極坐標插補指令控制主軸依次旋轉預設角度及銑刀座驅動銑刀同步銑削加工，實現了數控車床上的銑削加工，有效避免了工件加工周轉導致的加工周期長及多次裝夾導致的加工誤差，且相對于數控車削加工中心，降低了采用專用設備帶來的額外成本，此外，本發明控制方法通過引入極坐標控制，簡化了程序代碼，無需專業編程人員和編程軟件的輔助，操作性強，適用于多邊形的直線邊的銑削，具有廣泛的推廣應用價值。

除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照附圖，對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明優選實施例數控車床銑削加工控制方法的流程示意圖；

圖2是本發明優選實施例正六方加工對應的直角坐標系的示意圖；

圖3是本發明優選實施例極坐標插補平面的示意圖；

圖4是本發明優選實施例數控車床銑削加工控制裝置的結構示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

本發明的優選實施例提供了一種數控車床銑削加工控制方法，該數控車床為帶虛擬Y軸的數控車床，其包括用于安裝車刀以進行車削加工的刀塔、用于安裝銑刀的銑刀座及用于夾持待加工工件的主軸，主軸的旋轉角度可控，在進行銑削加工之前先經數控車床對待加工工件進行車削加工，即經主軸夾持并帶動工件旋轉，并在車工的配合下對工件進行車削加工，在車削加工之后，該數控車床繼續進行銑削加工，參照圖1，本實施例銑削加工控制方法包括：

步驟S100，根據銑削加工要求的型面形狀建立相應直角坐標系，直角坐標系以工件上銑削加工的幾何中心為原點，工件在銑削加工處的縱向剖面為直角坐標系所在平面；

步驟S200，調用極坐標插補指令控制主軸依次旋轉預設角度及銑刀座驅動銑刀同步銑削加工。

本實施例通過調用極坐標插補指令控制主軸依次旋轉預設角度及銑刀座驅動銑刀同步銑削加工，實現了數控車床上的銑削加工，有效避免了工件加工周轉導致的加工周期長及多次裝夾導致的加工誤差，且相對于數控車削加工中心，降低了采用專用設備帶來的額外成本，此外，本發明控制方法通過引入極坐標控制，簡化了程序代碼，無需專業編程人員和編程軟件的輔助，操作性強，適用于多邊形的直線邊的銑削，具有廣泛的推廣應用價值。

以銑削正六方型面為例，采用帶虛擬Y軸的數控車床進行加工時，若使用專業軟件編制銑削正六方的程序，后處理出的NC代碼如下：

T1010(D＝10)

G0 G54 X46.125 Z5.

C6.77

M8

M124 S650 P2

Z2.

G98 G1 Z-13.5 F2000

X36.412 C-14.36

X34.582 C-13.51

X32.79 C-12.585

X31.036 C-11.565

X29.32 C-10.445

X27.644 C-9.205

X26.008 C-7.83

X24.413 C-6.295

X22.861 C-4.575

X21.354 C-2.635

X20.487 C-1.375 F200

G41 X19.63 C0.F160

X18.866 C-4.3

X18.22 C-8.905

X17.703 C-13.785

X17.323 C-18.895

X17.086 C-24.175

X16.998 C-29.545

X17.06 C-34.915

X17.271 C-40.21

X17.625 C-45.34

X18.115 C-50.245

X18.734 C-54.875

X19.162 C-57.51

X19.63 C-60.

X18.866 C-64.3

X18.221 C-68.905

X17.704 C-73.785

X17.324 C-78.895

X17.088 C-84.175

X17.001 C-89.545

X17.063 C-94.915

X17.273 C-100.205

X17.628 C-105.335

X18.119 C-110.24

X18.738 C-114.87

X19.164 C-117.49

X19.63 C-120.

X18.866 C-124.305

X18.222 C-128.905

X17.705 C-133.79

X17.326 C-138.9

X17.09 C-144.175

X17.003 C-149.545

X17.065 C-154.915

X17.276 C-160.205

X17.631 C-165.335

X18.122 C-170.235

X18.742 C-174.87

X19.169 C-177.49

X19.63 C-180.

X18.866 C-184.3

X18.22 C-188.905

X17.703 C-193.785

X17.323 C-198.895

X17.086 C-204.175

X16.998 C-209.545

X17.06 C-214.915

X17.271 C-220.21

X17.625 C-225.34

X18.115 C-230.245

X18.734 C-234.875

X19.162 C-237.51

X19.63 C-240.

X18.866 C-244.3

X18.221 C-248.905

X17.704 C-253.785

X17.324 C-258.895

X17.088 C-264.175

X17.001 C-269.545

X17.063 C-274.915

X17.273 C-280.205

X17.628 C-285.335

X18.119 C-290.24

X18.738 C-294.87

X19.164 C-297.49

X19.63 C-300.

X18.866 C-304.305

X18.222 C-308.905

X17.705 C-313.79

X17.326 C-318.9

X17.09 C-324.175

X17.003 C-329.545

X17.065 C-334.915

X17.276 C-340.205

X17.631 C-345.335

X18.122 C-350.235

X18.742 C-354.87

X19.169 C-357.49

X19.63 C-360.

X18.865 C-364.3

X18.383 C-367.625

X17.967 C-371.115

X19.498 C-372.65

X21.062 C-373.975

X22.657 C-375.13

X24.284 C-376.145

X25.942 C-377.045

X27.631 C-377.85

X29.352 C-378.575

X31.105 C-379.225F1000

X32.89 C-379.815

X34.708 C-380.355

X36.08 C-380.725F2000

G40X37.454 C-381.07

G0 Z5.

M9

G0 X100.

Z100.

M30

％

由上可見，由軟件編制后的程序冗長且不易校對，會給加工帶來安全隱患，對編程員和機床操作者的要求高。

本實施例中，極坐標插補是一種輪廓控制，其將笛卡爾坐標系內的編程指令轉換為直線軸的移動(刀具的移動)和旋轉軸的移動(工件的旋轉)，本實施例調用極坐標插補指令控制主軸依次旋轉預設角度及銑刀座驅動銑刀同步銑削加工包括：

設定極坐標插補平面，參照圖3，極坐標插補平面的第一軸(直線軸)對應銑刀座位移的X軸，極坐標插補平面的第二軸(旋轉軸)對應主軸的旋轉軸；

提取工件在直角坐標系所在平面上的各端點的坐標值；

將各端點的坐標值賦值給極坐標插補平面實現主軸的轉動及銑刀座的移動控制。

本實施例通過引入極坐標插補指令來實現對工件上直線型面的銑削加工，簡化了利用帶虛擬Y軸的數控車床上實現銑削加工的編程控制，編程簡單，控制簡便。且零件可以集車削、銑削加工于一體，不需要兩次或多次裝夾，并省卻了從車削至銑削的轉工，節省了加工周期。

優選地，主軸依次取各端點的Y值實現相鄰端面間的轉動，且轉動進給速度可調，以滿足加工的精度要求。

本實施例中，主軸在單次轉動過程中，銑刀在工件表面由距工件旋轉中心的最遠點逼近最近點、并由最近點到達工件表面，實現單邊的銑削加工。具體地，夾持棒料的主軸可以數字控制一角度(即帶C軸功能)旋轉，此時銑刀離工件旋轉中心最遠；隨著零件的旋轉，刀具離工件的旋轉中心越來越近，此時到達最近點；在上述銑刀離工件旋轉中心最遠至最近的過程中，工件不停的旋轉，刀具不斷逼近至最近點，每旋轉一個細小的角度，刀具就逼近一點，可以看成是一個連續的過程，即實現了采用編程軟件實現擬合銑削控制的效果；銑刀到達距離工件旋轉中心最近點后，工件繼續旋轉，刀具離工件的旋轉中心越來越遠，以至到達最遠點，此時就銑削完一條邊。在上述銑刀離工件旋轉中心由最近至最遠的過程中，工件不停的旋轉，刀具不斷逼近至最遠點，每旋轉一個細小的角度，刀具就遠離一點，也可以看成是一個連續的過程。重復上述加工六次，即可加工完一個六方體的銑削加工。

可選地，本實施例數控車床銑削加工控制方法還包括：

調用極坐標插補指令經銑刀座控制銑刀的進刀點、退刀點。

下面以一個車工后零件的外圓上正六方體銑削加工為例，對本實施例方法的編程控制過程進行介紹，具體如下：

參照圖2，以正六方的幾何O為原點建立直角坐標系，圖中各點的坐標分別如下：

A(14.722，8.5)

B(4.907，-8.5)

C(-4.907，-8.5)

D(-9.815，0)

E(-4.907，8.5)

F(4.907，8.5)

G(14.722，-8.5)

現調用極坐標，將C軸(即主軸)值取上述A至G的Y值，NC代碼如下：

T1010M124S600P2

M08

M63……C軸模式啟動

G98G0X40.

Z-13.5.

G12.1……調用極坐標

G41G1X14.722C8.5F160……起刀點，C值取A點的Y值，以下類推

X4.907C-8.5……C值取B點的Y值，以下類推

X-9.815C0.

X-4.907C8.5

X4.907C-9.5

X14.722C-8.5

G40X75.F1000……銑削完成，刀路軌跡離開零件。

G13.1……取消極坐標

M64……取消C軸模式

M125

G0Z100.

M09

M01

……

可見，本實施例NC程序簡潔快捷，方便校對，條理清晰。以上僅為舉例，本領域技術人員應當知道，三角形、正四方等其它直線型面的銑削都可以使用此方法。

對此類機床的數控編程，其NC代碼簡潔快捷，不需要專業編程員和編程軟件的支持。機床操作者在掌握此規律后，即編制程序，并加工出合格的產品。此方法適用于正四方，三角形等直線邊的銑削，尺寸公差±0.025。由于正六邊形(六角頭螺栓)、四邊形等輪廓的加工應用面廣，且能帶來成本的下降、管理難度的降低和生產效率的提高，有一定的現實意義。

根據本發明的另一方面，還提供一種數控車床銑削加工控制裝置，該數控車床為帶虛擬Y軸的數控車床，其包括用于安裝車刀以進行車削加工的刀塔、用于安裝銑刀的銑刀座及用于夾持待加工工件的主軸，主軸的旋轉角度可控，在進行銑削加工之前先經數控車床對待加工工件進行車削加工，參照圖4，本實施例銑削加工控制裝置包括：

第一坐標系模塊100，用于根據銑削加工要求的截面形狀建立相應直角坐標系，直角坐標系以工件上銑削加工的幾何中心為原點，工件在銑削加工處的縱向剖面為直角坐標系所在平面；

加工控制模塊200，用于調用極坐標插補指令控制主軸依次旋轉預設角度及銑刀座驅動銑刀同步銑削加工。

本實施例中，加工控制模塊200包括：

第二坐標系模塊201，用于設定極坐標插補平面，極坐標插補平面的第一軸對應銑刀座位移的X軸，極坐標插補平面的第二軸對應主軸的旋轉軸；

坐標提取模塊202，用于提取工件在直角坐標系所在平面上的各端點的坐標值；

賦值轉換模塊203，用于將各端點的坐標值賦值給極坐標插補平面實現主軸的轉動及銑刀座的移動控制。

本實施例銑削加工控制裝置與上述銑削加工控制方法對應，具體實現過程可以參照上述方法實施例，在此不再贅述。

本實施例數控車床銑削加工控制方法及裝置，通過調用極坐標插補指令控制主軸依次旋轉預設角度及銑刀座驅動銑刀同步銑削加工，實現了數控車床上的銑削加工，有效避免了工件加工周轉導致的加工周期長及多次裝夾導致的加工誤差，且相對于數控車削加工中心，降低了采用專用設備帶來的額外成本，此外，本發明控制方法通過引入極坐標控制，簡化了程序代碼，無需專業編程人員和編程軟件的輔助，操作性強，適用于多邊形的直線邊的銑削，具有廣泛的推廣應用價值。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。