專利名稱：一種用數(shù)控機(jī)床加工工件曲面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械制造類，具體是一種用數(shù)控機(jī)床加工工件曲面的方法。
背景技術(shù)：
在機(jī)械加工行業(yè)里有很多帶有復(fù)雜不規(guī)則曲面的零件需要加工，這些零件的加工往往都有很高的精度要求，而且材料很多都是難加工材料，如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、汽輪機(jī)葉片、船用螺旋槳等，這些零件的曲面形狀很難用數(shù)學(xué)公式描述，其制造一般先確定模型，在測(cè)量機(jī)上測(cè)出其曲面形狀，再將測(cè)量結(jié)果換算編程在相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床上加工，由于有測(cè)量機(jī)誤差、程序換算誤差和數(shù)控機(jī)床加工誤差存在，零件的曲面加工精度往往達(dá)不到要求，造成產(chǎn)品的報(bào)廢。本人申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?00610154479.X的一種用數(shù)控機(jī)床加工曲面的方法公開(kāi)了一種用數(shù)控機(jī)床測(cè)量并加工復(fù)雜曲面的方法，該方法因設(shè)置了兩個(gè)機(jī)動(dòng)軸，其余為從動(dòng)軸，但在4軸及4軸以上聯(lián)動(dòng)控制的機(jī)床中，從動(dòng)軸將為2軸以上，這就意味著測(cè)量頭有兩個(gè)以上自由度，所以用上述方法在具體測(cè)量時(shí)測(cè)量頭的運(yùn)動(dòng)軌跡就很難控制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述技術(shù)的不足，公開(kāi)一種用數(shù)控機(jī)床加工工件曲面的方法，特別針對(duì)4軸及4軸以上的聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，能有效克服測(cè)量機(jī)誤差、程序換算誤差，減小數(shù)控機(jī)床加工誤差，而且控制效果理想、加工出的工件精度高。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明一種用數(shù)控機(jī)床加工工件曲面的方法，其特征在于設(shè)定一根軸為主動(dòng)軸，其余軸均為從動(dòng)軸，主動(dòng)軸由數(shù)控系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)軸拆去傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使直線軸動(dòng)導(dǎo)軌可以自由移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸動(dòng)導(dǎo)軌可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)；在主動(dòng)軸上裝一導(dǎo)向托板，側(cè)面形狀與工件待加工面基本吻合，且長(zhǎng)度大于工件長(zhǎng)度，導(dǎo)向托板能隨主動(dòng)軸移動(dòng)，其平面與主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)方向不平行；將需加工的工件的標(biāo)準(zhǔn)模型裝在數(shù)控機(jī)床上，刀具位置裝上測(cè)量頭，測(cè)量頭的大小、形狀與刀具的切削刃旋轉(zhuǎn)所形成的回轉(zhuǎn)體完全一樣；當(dāng)主動(dòng)軸移動(dòng)到在一位置上時(shí)，導(dǎo)向托板位置隨之固定，移動(dòng)測(cè)量頭，使測(cè)量頭與工件、導(dǎo)向托板同時(shí)相切；施加一外力使測(cè)量頭沿工件移動(dòng)，在各從動(dòng)軸上裝的光柵或編碼器就會(huì)反映出各從動(dòng)軸的相應(yīng)位置，由數(shù)控機(jī)床的測(cè)量軟件記錄下主動(dòng)軸固定在某一位置的測(cè)量頭移動(dòng)時(shí)的各軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)；移動(dòng)主動(dòng)軸等于切削間距的距離并固定重復(fù)測(cè)量頭在新的位置的各軸的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)工件移動(dòng)記錄下各軸在各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)并由測(cè)量軟件記錄，直至整個(gè)需加工曲面完全被測(cè)量；拆下標(biāo)準(zhǔn)模型與測(cè)量頭，分別裝上工件與刀具，所有從動(dòng)軸裝上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由數(shù)控機(jī)床按測(cè)量軟件記錄下的測(cè)量頭各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)用刀具對(duì)工件進(jìn)行加工，即可加工出與標(biāo)準(zhǔn)模型一致的工件。
本發(fā)明由于通過(guò)測(cè)量頭對(duì)工件標(biāo)準(zhǔn)模型曲面各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，再根據(jù)采集數(shù)據(jù)用刀具直接對(duì)工件進(jìn)行加工，獲得與標(biāo)準(zhǔn)模型曲面一致的工件，測(cè)量頭的移動(dòng)過(guò)程中，選定一根軸為主動(dòng)軸，其余為從動(dòng)軸，通過(guò)能隨主動(dòng)軸移動(dòng)的導(dǎo)向托板的定位，將測(cè)量頭與工件、導(dǎo)向托板同時(shí)相切，從而使工件在只有一根主動(dòng)軸的條件下獲得各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；本發(fā)明簡(jiǎn)單方便，效果理想，有效減小了現(xiàn)有曲面零件加工中的測(cè)量機(jī)誤差、程序換算誤差和數(shù)控機(jī)床加工誤差，加工的工件曲面精度高。
圖1為本發(fā)明工件、測(cè)量頭、導(dǎo)向托板位置關(guān)系圖。
圖2為圖1的仰視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明具體的加工方法是設(shè)定一根軸為主動(dòng)軸，其余軸均為從動(dòng)軸，主動(dòng)軸由數(shù)控系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)軸拆去傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使直線軸動(dòng)導(dǎo)軌可以自由移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸動(dòng)導(dǎo)軌可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)；在主動(dòng)軸上裝一導(dǎo)向托板，側(cè)面形狀與工件待加工面基本吻合，且長(zhǎng)度大于工件長(zhǎng)度，導(dǎo)向托板能隨主動(dòng)軸移動(dòng)，其平面與主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)方向不平行；將需加工的工件的標(biāo)準(zhǔn)模型裝在數(shù)控機(jī)床上，刀具位置裝上測(cè)量頭，測(cè)量頭的大小、形狀與刀具的切削刃旋轉(zhuǎn)所形成的回轉(zhuǎn)體完全一樣；當(dāng)主動(dòng)軸移動(dòng)到在一位置上時(shí)，如圖1、2所示，導(dǎo)向托板1位置隨之固定，移動(dòng)測(cè)量頭3，使測(cè)量頭3與工件2、導(dǎo)向托板1同時(shí)相切；施加一外力使測(cè)量頭3沿工件2移動(dòng)，在各從動(dòng)軸上裝的光柵或編碼器就會(huì)反映出各從動(dòng)軸的相應(yīng)位置，由數(shù)控機(jī)床的測(cè)量軟件記錄下主動(dòng)軸固定在某一位置的測(cè)量頭移動(dòng)時(shí)的各軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)；移動(dòng)主動(dòng)軸等于切削間距的距離并固定重復(fù)測(cè)量頭在新的位置的各軸的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)工件移動(dòng)記錄下各軸在各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)并由測(cè)量軟件記錄，直至整個(gè)需加工曲面完全被測(cè)量；拆下標(biāo)準(zhǔn)模型與測(cè)量頭，分別裝上工件與刀具，所有從動(dòng)軸裝上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由數(shù)控機(jī)床按測(cè)量軟件記錄下的測(cè)量頭各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)用刀具對(duì)工件進(jìn)行加工，即可加工出與標(biāo)準(zhǔn)模型一致的工件。
本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床必須是全閉環(huán)控制。
在圖1中，本發(fā)明測(cè)量頭的連接桿4的直徑必須大于刀具加工用刀桿的直徑，因?yàn)闇y(cè)量頭連接桿在與工件發(fā)生干涉時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸會(huì)自動(dòng)調(diào)整角度，但測(cè)量頭連接桿和工件會(huì)發(fā)生接觸，在實(shí)際加工中根據(jù)較大測(cè)量頭連接桿測(cè)量出的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在換為較小刀桿時(shí)就不會(huì)發(fā)生刀桿與工件干涉，在確定連接桿直徑與刀桿直徑的差值時(shí)必須考慮被測(cè)工件與測(cè)量頭連接桿接觸部位的工件毛坯余量。
權(quán)利要求
1.設(shè)定一根軸為主動(dòng)軸，其余軸均為從動(dòng)軸，主動(dòng)軸由數(shù)控系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)軸拆去傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使直線軸動(dòng)導(dǎo)軌可以自由移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸動(dòng)導(dǎo)軌可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)；在主動(dòng)軸上裝一導(dǎo)向托板，側(cè)面形狀與工件待加工面基本吻合，且長(zhǎng)度大于工件長(zhǎng)度，導(dǎo)向托板能隨主動(dòng)軸移動(dòng)，其平面與主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)方向不平行；將需加工的工件的標(biāo)準(zhǔn)模型裝在數(shù)控機(jī)床上，刀具位置裝上測(cè)量頭，測(cè)量頭的大小、形狀與刀具的切削刃旋轉(zhuǎn)所形成的回轉(zhuǎn)體完全一樣；當(dāng)主動(dòng)軸移動(dòng)到在一位置上時(shí)，導(dǎo)向托板位置隨之固定，移動(dòng)測(cè)量頭，使測(cè)量頭與工件、導(dǎo)向托板同時(shí)相切；施加一外力使測(cè)量頭沿工件移動(dòng)，在各從動(dòng)軸上裝的光柵或編碼器就會(huì)反映出各從動(dòng)軸的相應(yīng)位置，由數(shù)控機(jī)床的測(cè)量軟件記錄下主動(dòng)軸固定在某一位置的測(cè)量頭移動(dòng)時(shí)的各軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)；移動(dòng)主動(dòng)軸等于切削間距的距離并固定重復(fù)測(cè)量頭在新的位置的各軸的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)工件移動(dòng)記錄下各軸在各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)并由測(cè)量軟件記錄，直至整個(gè)需加工曲面完全被測(cè)量；拆下標(biāo)準(zhǔn)模型與測(cè)量頭，分別裝上工件與刀具，所有從動(dòng)軸裝上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由數(shù)控機(jī)床按測(cè)量軟件記錄下的測(cè)量頭各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)用刀具對(duì)工件進(jìn)行加工，即可加工出與標(biāo)準(zhǔn)模型一致的工件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用數(shù)控機(jī)床加工工件曲面的方法，其特征在于數(shù)控機(jī)床必須是全閉環(huán)控制。
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)械制造類，具體是一種用數(shù)控機(jī)床加工工件曲面的方法，它主要通過(guò)測(cè)量頭對(duì)工件標(biāo)準(zhǔn)模型曲面各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，再根據(jù)所采集數(shù)據(jù)用刀具直接對(duì)工件進(jìn)行加工，以獲得與標(biāo)準(zhǔn)模型曲面一致的工件，測(cè)量頭的移動(dòng)過(guò)程中，選定一根軸為主動(dòng)軸，其余為從動(dòng)軸，通過(guò)能隨主動(dòng)軸移動(dòng)的導(dǎo)向托板的定位，將測(cè)量頭與工件、導(dǎo)向托板同時(shí)相切，使工件在只有一根主動(dòng)軸的條件下獲得各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；本發(fā)明簡(jiǎn)單方便，效果理想，有效減小了現(xiàn)有曲面零件加工中的測(cè)量機(jī)誤差、程序換算誤差和數(shù)控機(jī)床加工誤差，加工的工件曲面精度高。
文檔編號(hào)G05B19/18GK1967422SQ20061015490
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月23日
發(fā)明者潘旭華 申請(qǐng)人:潘旭華