專利名稱：一種旋轉銼刀的加工控制方法及其系統的制作方法
技術領域：
一種旋轉銼刀的加工控制方法及其系統。該項發明主要應用于機電一體化的數控加工技術領域，尤其在旋轉銼刀加工控制應用上。
背景技術：
目前實現旋轉銼刀功能的數控系統是通過把旋轉銼刀的表面軌跡在mastercam 等軟件中畫出來，通過mastercam后處理，把軌跡打散成小線段，生成GOl或者G02等基本 的G代碼。當遇到沒有G代碼解析的數控系統，則后處理的軟件代碼生成的G代碼并不能 執行導致旋轉銼刀的工藝不能實現。這種方法的實現則有很大的局限性1.依賴于能夠后處理的軟件，對于沒有G代碼解析的數控系統還需要增加G代碼 解析和G代碼的執行的功能，否則就實現不了旋轉銼刀的功能。2.增加了加工旋轉銼刀的功能的成本加工旋轉銼刀的軌跡，如果用后處理軟件生成G代碼軌跡，則需要購買mastercam 等能夠生成G代碼的軟件，還需要懂得處理軟件的操作人員，則增加加工旋轉銼刀的功能 的額外成本。對于旋轉銼刀的外形軌跡可以用數學表達式描述出來的的軌跡，可以自己計 算銼刀坐標，通過軸的旋轉轉換坐標實現加工的軌跡。
發明內容
1.本發明所要解決的問題，是要提供一種直接旋轉銼刀的加工控制方法及其系 統。本發明的技術方案為是根據設定一些特定的參數，通過這些參數計算可以描述軌跡 的條件，通過條件描述出加工軌跡。由于銼刀齒的軌跡是一條螺旋線，切削過程中銼刀需要 自轉且需要旋轉銼刀這個軸，這就需要在執行指令的時候需要五個軸做插補運動，通過對 旋轉C軸的控制軌跡實現三軸到五軸坐標的轉換，然后進行運動加工。
圖1為銼刀工件示意2為銼刀頂部示意3為銼刀加工控制方法總流程4為20種標準銼刀示意 4-1 圓柱形(G801)圖 4-2AG 形(G818)圖 4-3AM 形(G817)圖 4-4 球柱形(G802)圖 4-5 圓球形(G803)圖 4-6 橢圓形(G804)圖4-7 圓弧形(G805)圖4-8 尖弧形(G811)圖 4-9 火炬形(G800)
圖 4-1060 度圓錐形(G806)圖 4-11 圓錐圓頂(G810)圖 4-12 錐形尖頭(G808)圖 4-13 倒錐(G809)圖 4-14ND 形(G819)圖4-15 圓錐平頭(G812)圖4-16 圓弧盤(G813)圖4-17 凹弧形(G814)圖4-18圓柱半圓頭(G815)圖 4-19 盤 90 度(G816)圖 4-20 錐 90 度(G807)圖5為銼刀參數的示意圖mnp表示銼刀大圓弧py表示小圓弧mnp與py兩段圓弧相切D代表大端直徑，L代表切削長度，R銼刀尖頭半徑，Q銼刀底部直徑dl = D/2 ；d2 = Q/2 ；r, Rx，表示計算中變量
具體實施例方式基于開放式數控系統，具有標準G代碼解析得功能，運動模塊，程序得編輯模塊， IO 口輸入輸出模塊，顯示模塊。利用系統所述模塊實現銼刀工藝。首先自定義G800、G801、 G802、G803、G804、G805、G806、G807、G808、G809、G810、G811、G812、G813、G814、G815、G816、 G817、G818、G819為銼刀G代碼指令，并對銼刀G代碼進行解析。其中G800為火炬型銼刀， 其形狀為兩個圓弧連接，兩個圓弧相切。具體代碼為G800D_L R_Q_T_I_J_K_H_B_C_E_S_ ； D代表大端直徑，L代表切削長度，R銼刀尖頭半徑，Q銼刀底部直徑，T表示加工圈數，I，J 表示擺動角度，K表示分組數，H表示加工深度，B表示分組長度，C起始齒數，E表示終止齒 數，S表示預留長度。D，L，R，Q代碼表示銼刀形狀的參數。標準銼刀的軌跡是由直線與圓弧組成直線加工軌跡根據起始點，則可以描述出整條直線。圓弧的加工軌跡根據D、L、R、Q參數計算出起始角度，半徑，起始點的坐標。T，K，B, C，E等代碼則根據銼刀工藝需要設置參數。G代碼解析則是根據需要給定一些特定的參數D代表大端直徑，L代表切削長度， R銼刀尖頭半徑，Q銼刀底部直徑，通過這些參數和大小圓相切關系求得可以描述軌跡的條 件。其計算方法如下(其中銼刀的參數描述如圖5)dl，d2，d，u, A, B, C，f，Rx，表示變量dl =D/2
d2 =Q/2
d =dl-R
U =d+R-d2
A =2*d-2*u:
B = 4氺d氺(L-R)；C = (U氺U+ (L-R)氺(L-R))氺2氺d_R>K4氺u氺d_2氺u氺d氺d ；f = B*B-4*A*C ；r = (Rx*Rx+dl*dl-R*R)/(2*(dl_R))；通過條件描述出直線和圓弧軌跡。砂輪在切削過程中需要與銼刀保持一定的角 度，切削過程中銼刀和砂輪要保持相切。由于銼刀齒的軌跡并不是一條直線而是一條螺旋 線，切削過程中銼刀需要自轉且需要旋轉銼刀這個軸，這就需要在執行指令的時候需要五 個軸做插補運動。開始描述的坐標軌跡為三軸的(X，Y，Z)。在軌跡運動的之前需要把三軸 軌跡轉換成五軸的軌跡(X，Y，Z，A，C)。再開始加工。銼刀軌跡在頂部有一個分組的工藝， 分組為N(整數)條軌跡為一組，加工的過程中根據分組的要求前端預留長度。重復加工所 設定的軌跡個數。直至加工完成。三軸軌跡轉換五軸的軌跡其方法為通過改變C軸旋轉軸的旋轉角度，使銼刀與砂 輪到相切的位置，實現五軸坐標。本發明的方法則可以實現軌跡可以描述出的銼刀。以上述方法可以推出國標的12 種銼刀工藝，再加上組合型的銼刀，一共20種銼刀，用G800-G819的定制銼刀G代碼加工實 現。本發明提供了一種實現銼刀工藝功能的方案，使得該系統不用依賴于后處理軟件 且節約了不必要的開支，節省了成本。案例G800代表火炬型銼刀。火炬型旋轉銼刀的形狀為兩段圓弧相接，在接點處兩圓 是 相切。給定的參數為D、L、R、Q。通過這四個參數和小大圓的相切關系，計算出大圓的半徑， 起始角度和起始點坐標。然后按照0. Imm的拆分量描述出兩段圓弧的軌跡。軌跡描述完之 后要根據完成三軸的坐標轉換成五軸的坐標，根據工藝要求銼刀加工過程中需要旋轉角度 既C軸旋轉，轉到銼刀表面緊貼著砂輪，這樣才能切削。實現了 C軸的旋轉增加C軸的坐標的變化，C軸變化的過程中也轉換了 X，Y，Z的 坐標。通過坐標的旋轉變換則可以得到旋轉之后的軌跡。銼刀的刀刃并不是一條直線，而 是一條旋轉線，則A軸本身需要在運動過程中自傳。A軸坐標也有變化，則實現了三軸坐標 轉化成五軸插補運動的五軸坐標。五軸刀路實現完后則進行運動，走出軌跡，在快結束的時 候則需要分組，分組的長度則由參數設置，以上方法實現了銼刀的工藝。上述內容中參數說明D大端直徑為銼刀平面圓弧直徑；L切削長度為銼刀頂部到底部的長度；Q銼刀底部直徑為銼刀底部圓弧的直徑；T加工圈數為加工的螺旋線數；I，J擺動角度為砂輪的擺動角度；H加工深度為螺紋深度；B分組長度為一組內兩條齒線的距離；C起始齒數為開始加工的齒數；
E終止齒數為最后加工的齒數；E預留長度為頂部到分組長度的距離。
權利要求
1.一種旋轉銼刀的加工控制方法及其系統。該項發明主要應用于機電一體化的數控加 工技術領域，尤其在旋轉銼刀加工控制應用上。其特性是根據設定一些特定的參數，通過這 些參數計算可以描述軌跡的條件，通過條件描述出加工軌跡。由于銼刀齒的軌跡是一條螺 旋線，切削過程中銼刀需要自轉且需要旋轉銼刀這個軸，這就需要在執行指令的時候需要 五個軸做插補運動，通過對旋轉C軸的控制軌跡實現三軸到五軸坐標的轉換，然后進行運 動加工。
2.權利要求1中特定的參數為D代表大端直徑，L代表切削長度，R銼刀尖頭半徑，Q 銼刀底部直徑，T表示加工圈數，I，J表示擺動角度，K表示分組數，H表示加工深度，B表示 分組長度，C起始齒數，E表示終止齒數，E表示預留長度。
3.權利要求1中描述軌跡的條件其特性是根據D、L、R、Q值以及大小圓相切的關系計 算出大圓的半徑，起始角度，起始點坐標，以此求得條件描述的加工軌跡，即三軸坐標加工 軌跡。
4.權利要求1中三軸到五軸坐標的轉換，其特性為通過改變C軸旋轉軸的旋轉角度， 使銼刀與砂輪到相切的位置，實現五軸坐標。
全文摘要
一種旋轉銼刀的加工控制方法及其系統。該項發明主要應用于機電一體化的數控加工技術領域，尤其在旋轉銼刀加工控制應用上。其特性是根據設定一些特定的參數，通過這些參數計算可以描述軌跡的條件，通過條件描述出加工軌跡。由于銼刀齒的軌跡是一條螺旋線，切削過程中銼刀需要自轉且需要旋轉銼刀這個軸，這就需要在執行指令的時候需要五個軸做插補運動，通過對旋轉C軸的控制軌跡實現三軸到五軸坐標的轉換，然后進行運動加工。傳統的方法是通過把旋轉銼刀的表面軌跡在mastercam或相關軟件中畫出來，通過mastercam后處理，把軌跡打散成小線段，生成G01或者G02等基本的G代碼。當遇到沒有G代碼解析的數控系統，則后處理的軟件代碼生成的G代碼并不能執行導致旋轉銼刀的工藝不能實現。這種方法的實現則有很大的局限性，成本高，對操作人員的技能要求也高。此發明有效的解決了這些問題。
文檔編號G05B19/41GK102004467SQ201010217870
公開日2011年4月6日 申請日期2010年6月27日 優先權日2010年6月27日
發明者曾逸, 蔡檢兵 申請人:深圳市眾為興數控技術有限公司