专利名称：用数控车床加工轴类工件的方法及其控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数控车床加工轴类工件的方法，具体说，是一种采用成组工艺数控程序在数控车床上加工轴类机械零件的方法及其数控装置，特别适合用于普通车床的数控改造。
背景技术：
随着人类生活水平的提高和社会的进步，人们追求个性化、特色化的思想日益普遍，社会对机械产品需求多样化的趋势也越来越明显，大批量的产品越来越少，单件/小批量的产品越来越多，约占各类机械产品的76～85％。传统的针对小批量生产的组织模式存在一些矛盾如生产计划、组织管理复杂化；零件从投料到加工完成的总生产时间较长，生产准备工作量大。因此，适合这种单件/小批量生产的数控加工技术也就应运而生，大量的普通机床需要改造为数控机床，尤其是普通车床量大面广，改造任务异常艰巨。
但是，传统的数控加工技术，对每一零件，都需先由工艺员编制加工工艺，再由程序员编写该工艺的数控程序，进行切削加工，这种编程方法，程序员的工作量很大，编程、输入、调试非常烦琐费时，致使生产周期长，常常延误交货期；同时，对操作员的技能要求也很高，容易影响产品的质量。虽然现在已有能够自动生成数控加工程序的软件，操作员只须输入工件参数，机床控制装置即自动生成数控程序，可以解决上述问题，但这些软件都很大，对于加工简单轴类工件的普通车床而言，软件的很多功能都用不上，而且价格昂贵，不经济，显然不适合量大面广的普通车床改造。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种采用预存的成组工艺数控程序在数控车床上加工轴类机械零件的方法及数控装置，以减少编程、输入调试的时间，提高工作效率，缩短生产周期，并降低对操作员的技能要求，减少培训投资，保证产品质量。
本发明的技术方案是一种用数控车床加工轴类工件的方法，该方法包括下述步骤(1)建立最复杂轴类工件的数学模型，并存入车床控制装置的存储器；该模型具有轴类工件的所有特征段；(2)读取被加工件各特征段的特征参数；(3)根据被加工件各特征参数，选择与预存数学模型相对应的特征段，形成被加工件的数学模型；(4)根据被加工件各特征参数的值，计算被加工件的刀具路径参数值；(5)根据计算出的刀具路径参数值，形成被加工件的刀具路径；该刀具路径参数值适宜操作员修改；(6)模拟显示被加工件的加工过程，观察刀具路径是否与被加工件的图形吻合，如果“否”，则进入(7)操作员修改刀具路径参数的值，使刀具路径与被加工件的图形吻合；(8)按照被加工件的数学模型及其修改好的刀具路径进行切削加工。
所述步骤(6)模拟显示被加工工件的加工过程，所述步骤(6)模拟显示被加工件的加工过程，是在车床控制装置的CRT面板上进行显示。
所述步骤(7)操作员修改刀具路径参数的值，是通过机床数控面板上的操作键进行修改。
上述方法用的控制装置，包括一台计算机，该计算机含有存储装置，用于存储工件数学模型；读取装置，用于读取被加工件的特征参数；选择装置，用于根据被加工件各特征参数，选择与预存数学模型相对应的特征段，形成被加工件的数学模型；计算装置，用于根据被加工件备特征参数的值，计算出被加工件的刀具路径参数值，形成被加工件的刀具路径，该刀具路径参数的值适宜操作员修改；
显示装置，用于显示所形成的刀具路径。
本发明采用上述方法及装置，减少了对每一个加工零件进行编程、输入、调试的时间，操作简单，大大缩短了零件加工周期，提高了生产效率，有利于产品的标准化，为保证产品质量提供了技术手段；同时也降低了对操作员的技能要求，减少培训投资。
以下结合实例详细说明本发明。
图1是本发明的流程图。
图2是虚拟“复合零件”的结构及其参数示意图。
具体实施例方式
参见图2首先工艺技术员把数控车床所能完成加工的轴类零件，进行特征分析，综合所有零件的加工特征，按照成组工艺原理虚拟一个“复合零件”，该“复合零件”具有轴类零件可能出现的所有特征段。各特征段的参数定义如下表
编制虚拟“复合零件”的加工工艺，按照加工工艺编写数控加工程序，存入车床控制计算机的ROM中，该程序具有每一特征段对应的程序段。
参见图1，具体加工过程如下计算机开机后，操作员按被加工件各特征段的连接顺序，逐段输入各段的特征参数，计算机读取后，选择出预存模型中对应的特征段，并根据输入参数的值逐段计算、修改各特征段，形成被加工件的模型。
例如被加工件的第一段是螺纹段，则输入其参数外径G、螺距T、长度L及其值，计算机读取后，选择预存模型中对应的特征段，并根据参数的值进行计算、修改该特征段，形成该特征段的模型。如果第二段是圆柱段，则输入其特征参数直径φ、长度L及其值，计算机读取后，经计算、修改形成该特征段的模型。如果第三段是后倒角段，则输入倒角特征参数长度E、角度θ，如果第四段是切槽，则输入其特征参数直径φ、长度Δ及其值；如果第五段是前凹圆台段，则输入其特征参数直径φ1、φ2、长度L、圆弧半径Ra及其值……，依此类推，依序逐段输入被加工件的参数值，最后形成被加工件的整体模型。
计算机根据输入的特征参数的值计算出被加工件的刀具路径参数值，即X、Z轴的坐标值，自动生成被加工件的刀具路径。
然后，在车床控制装置的CRT显示屏上模拟显示加工过程，操作员观察刀具路径是否与被加工件的图形相吻合，如果某特征段不吻合，操作员可以通过数控机床的操作面板上的键盘，修改该特征段对应程序段中的X、Z轴坐标值，直到刀具路径与被加工零件的图形相吻合。
至此，操作员即可按照修改好的刀具路径进行切削加工。
权利要求
1.一种用数控车床加工轴类工件的方法，特征在于所述方法包括下述步骤(1)建立最复杂轴类工件的数学模型，存入车床控制装置的存储器；该模型具有轴类工件的所有特征段；(2)读取被加工件各特征段的特征参数；(3)根据被加工件各特征参数，选择与预存数学模型相对应的特征段，形成被加工件的数学模型；(4)根据被加工件各特征参数的值，计算被加工件的刀具路径参数值；(5)根据计算出的刀具路径参数值，形成被加工件的刀具路径；该刀具路径参数值适宜操作员修改；(6)模拟显示被加工件的加工过程，观察刀具路径是否与被加工件的图形吻合，如果“否”，则进入(7)操作员修改刀具路径参数的值，使刀具路径与被加工件的图形吻合；(8)按照被加工件的数学模型及其修改好的刀具路径进行切削加工。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(6)模拟显示被加工件的加工过程，是在车床控制装置的CRT面板上进行显示。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(7)操作员修改刀具路径参数的值，是通过机床数控面板上的操作键进行修改。
4.权利要求1所述方法用的控制装置，包括一合计算机，特征在于所述计算机含有存储装置，用于存储工件数学模型；读取装置，用于读取被加工件的特征参数；选择装置，用于根据被加工件各特征参数，选择与预存数学模型相对应的特征段，形成被加工件的数学模型；计算装置，用于根据被加工件各特征参数的值，计算出被加工件的刀具路径参数值，形成被加工件的刀具路径，该刀具路径参数的值适宜操作员修改；显示装置，用于显示所形成的刀具路径。
全文摘要
本发明涉及数控车床加工轴类工件的方法，特点是车床控制装置的存储器预存有虚拟工件的数学模型，该模型具有轴类工件所有特征段，操作员按被加工件各特征段的连接顺序逐段输入各段的特征参数，计算机读取后，选择预存模型中对应的特征段，并根据参数的值逐段计算、修改各特征段，形成被加工件的模型及刀具路径，再模拟显示加工过程，修改刀具路径使之与被加工件的图形吻合，然后进行切削加工。本发明特别适合普通车床的数控改造。
文档编号G05B19/19GK1743983SQ200510021498
公开日2006年3月8日 申请日期2005年8月19日 优先权日2005年8月19日
发明者武友德, 曹冰, 丁建生, 胡明华, 郭武士 申请人:四川工程职业技术学院