CN103143982A - 一种五轴加工中心加工过程进退刀超程的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种五轴加工中心加工过程进退刀超程的控制方法，该方法能直接在数控程序编制中，设定旋转工作台机床五轴加工过程进、退刀过程的运动轨迹，机床运动均按照数控程编人员在机床的工作台旋转中心设立虚拟中转点为中心设定，进而控制机床主轴与工作台的旋转运动过程，同时不影响正常切削过程的控制，避免超程问题，进而提高加工效率，降低人工干预程序的风险。

Description

一种五轴加工中心加工过程进退刀超程的控制方法

技术领域

本发明涉及机械数控五轴加工的数控程序编制与后置处理技术，特别是一种旋转工作台五轴加工中心加工过程进退刀超程的控制方法。

背景技术

在数控加工中，数控五轴加工中心的种类很多，旋转轴有的是附加在机床主轴上，有的是附加在工作台上（工作台为可旋转工作台）。在实际生产中，不同形式的五轴加工中心都有各自的优缺点和适用范围。

旋转工作台五轴加工中心在中小型航空零件加工中得到大量使用，尤其对航空圆盘类零件及多工位加工零件而言，优势非常明显；通过工作台的旋转，可以一次装夹任意转换零件的加工工位，零件加工精度高，而且此类机床结构紧凑，比如，德马吉、米克朗等世界顶级机床厂商的五轴加工中心大量采用旋转工作台形式。

在数控五轴加工中，机床加工轴需要从零件的一个切削工位加工完毕到下一个切削工位，由于加工角度变换，导致机床主轴和工作台旋转角度相应变换，此五轴联动过程为零件切削过程之外的退、进刀过程，由机床本身的结构特点及机床系统决定而自动出现。

一般来说，零件加工过程一般分为进刀过程、切削过程、退刀过程三个过程，而数控程序编制中，程编人员的程序编制仅局限在切削过程，而进刀过程与退刀过程不作设定，因此，从一个零件部位切削过程结束到下一个零件部位切削过程开始的运动过程，既是前一个加工过程的退刀过程，也为下一个加工过程的进刀过程，这退、进刀过程完全随着不同加工部位切削过程的连接而自动出现，机床加工角度在此单一过程中同时相应联动变换，而机床实际运动轨迹由机床本身的结构特点及机床系统决定而自动出现，不受程编人员控制。

对于一些尺寸较大、加工部位较多的零件，经常出现进刀或退刀程序超程、机床报警的错误而无法后续加工，以往在这种情况下，只能工艺更改程序、调整坐标系、或者工人手动操作机床、程序跳段加工方可后续，操作非常繁琐，五轴数控程序跳段加工风险也较大。因此探索一种有效的控制方法来防止旋转工作台五轴加工中心加工过程进退刀超程的方法是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于设计一种旋转工作台五轴加工中心加工过程进退刀超程的控制方法，该方法能直接在数控程序编制中，设定旋转工作台机床五轴加工过程进、退刀过程的运动轨迹，进而控制机床主轴与工作台的旋转运动过程，同时不影响正常切削过程的控制，避免超程问题，进而提高加工效率，降低人工干预程序的风险。

一种旋转工作台五轴加工中心加工过程进退刀超程的控制方法，含有对零件不同工位的数控加工程序和不同加工工位的机床加工角度，其特征在于，在数控程序编制时，首先在机床工作台旋转中心上方设立一个中转点，每个工位的数控加工程序前的进刀程序由上述中转点起始，每个工位的数控加工程序后的退刀程序到该上述中转点结束，每个工位的机床加工角度在进刀程序启动前在上述中转点进行变换到位。

旋转工作台五轴加工中心加工零件时，零件一般大概放置于机床的工作台旋转中心位置，而此位置也一般是机床运动的中心位置，在此位置，数控机床的运动行程最大，将机床主轴大致限定在工作台旋转中心时，即使机床主轴与工作台同时旋转联动，也不易导致零件的五轴加工超程。

本发明的优点在于，在旋转工作台五轴加工中心加工零件时，将原先从零件的一个工位切削过程结束到下一个工位切削过程开始的退、进刀单一运动过程拆分为退刀过程、变换过程、进刀过程三个独立的过程，此三个过程中的机床运动均按照数控程编人员在机床的工作台旋转中心设立虚拟中转点为中心设定的轨迹进行运动，而此运动过程的控制不会影响正常的切削加工，通过此方法，从根本上解决此类机床五轴加工过程进退刀超程的问题，进而有效提高加工效率，而且能降低人工干预程序时的意外风险。

以下结合实施例附图对该申请作进一步详细描述：

附图说明：

图1旋转工作台五轴加工中心的一种典型结构及加工零件示意图；

图2是数控退、进刀轨迹示意图；

图中编号说明：1五轴加工中心、2机床主轴、3旋转工作台、4零件、5中转点、6第一工位、7第二工位、8第一工位退刀点、9第二工位进刀点

具体实施例

参见图1所示，以MIKRON  HPM1150U五轴加工中心1为例，该机床有两个附加旋转轴，一个为机床主轴2，一个为机床旋转工作台3。加工过程中机床主轴2只能绕X轴A摆旋转，另一个加工角度依靠旋转工作台3的C摆旋转运动实现零件的五轴数控加工。

图1中机床工作台上为某典型数控零件4，四周理论外形全部需要五轴数控加工，实施中加工采用MIKRON HPM1150U五轴加工中心1，程序编制采用“分行-定轴”五轴加工方式。如图2所示，以零件两处最远的加工工位为例，在第一工位6，采用角度（A1，C1）定轴加工，此部位切削加工完毕后，机床主轴2从退刀点8退出；在第二工位7，采用角度（A2，C2）定轴加工，此部位切削加工开始前机床主轴2从进刀点9进入。图示零件中间上方的虚拟中转点5，处于机床工作台的旋转中心位置，即为设置的机床加工角度变换的中转点。

图示2虚线部分为改进后的数控退、进刀轨迹示意图，在零件的第一工位6加工完毕从退刀点8退出，机床主轴2先保持机床加工角度（A1，C1）不变平移至中转点5完成退刀过程，然后集中在中转点5完成变换过程，机床加工角度由（A1，C1）变换为（A2，C2），然后从中转点5保持机床加工角度（A2，C2）不变平移至第二工位7的加工进刀点9完成进刀过程，再进行零件后续五轴加工。

这样，实际加工过程中，将原先从一个零件部位切削过程结束到下一个零件部位切削过程开始的退、进刀单一运动过程拆分为三个独立的过程，即一个零件部位切削过程完毕到中转点的退刀过程，不同零件部位切削过程加工角度在中转点完成变化的变换过程，以及从中转点到下一个零件部位切削过程开始的进刀过程；而在此拆分后的退刀和进刀过程中，机床主轴与工作台加工角度都是不变的，机床主轴与工作台加工角度的变换过程都是集中在中转点完成的，在中转点位置的机床运动行程是最大的，这样就很有效的避免了五轴加工时的进退刀超程问题。而且，此类进退刀设置只需在五轴加工角度变化较大的相邻部位之间设置，在实际应用中效果非常明显。

Claims (1)

1.一种五轴加工中心加工过程进退刀超程的控制方法，含有对零件不同工位的数控加工程序和不同加工工位的机床加工角度，其特征在于，在数控程序编制时，首先在机床工作台旋转中心上方设立一个中转点，每个工位的数控加工程序前的进刀程序由上述中转点起始，每个工位的数控加工程序后的退刀程序到该上述中转点结束，每个工位的机床加工角度在进刀程序启动前在上述中转点进行变换到位。

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