专利名称：一种零部件轮廓的加工方法
技术领域：
本发明属于零部件轮廓机加工方法，尤其是涉及一种零部件轮廓的加工方法。
背景技术：
现如今，对机加工的精度要求越来越高。在所加工的零部件中，经常会遇到由双直线与圆弧相切组成的轮廓加工，该轮廓的轮廓线由一个圆弧段和分别与该圆弧段的左右两端部相接且均与该圆弧段相切的两条直线组成，例如如图2所示的采煤机行走箱1底部的外轮廓线。上述轮廓线中两条直线与圆弧段的相切点分别对应为两条直线与圆弧段之间交点，即该圆弧段的两端点。实际对上述轮廓线进行加工时，例如在普通镗床上加工上述轮廓时，需要计算相应的旋转角度并旋转工作台，操控不便，并且加工出来的外形有接棱，不平滑，外观质量差，为满足外观质量要求，需要用数控镗铣床编程加工。但是，采用数控镗铣床加工上述轮廓时，关键是需要计算上述两条直线与圆弧段相切点的坐标，并编制相应的软件程序。由于上述计算过程繁琐，机床操作者计算坐标点和编制相应的软件程序所花时间至少需要30分钟，加工效率低，且出错率高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种零部件轮廓的加工方法，其设计合理、加工步骤简单、实现方便且通用性强、出错率低，能解决由双直线与圆弧相切组成的轮廓加工过程中存在的计算坐标点和编制相应软件程序所花时间较长、出错率高等实际问题。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种零部件轮廓的加工方法，所加工轮廓的轮廓线由布设在同一平面上的一个圆弧段和两条直线段组成，两条所述直线段分别与所述圆弧段的左右两端点相接且二者均与所述圆弧段相切，两条所述直线段分别为与所述圆弧段左端点C相接的直线段CD和与所述圆弧段右端点B相接的直线段AB，所述圆弧段对应的圆心角α <180°，直线段AB与圆弧段的相切点为所述圆弧段的右端点B，直线段CD与圆弧段的相切点为所述圆弧段的左端点C，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、建立平面直角坐标系在所加工轮廓的轮廓线设计图纸上，以所述圆弧段的圆心为坐标原点0，且以坐标原点0和所述圆弧段的中点M所在直线为纵坐标，建立平面直角坐标系，所述圆弧段的中点M处于纵坐标的正半轴上；在所建立的平面直角坐标系中， 右端点B(R21，R22)处于第一象限，左端点C(R31，R32)处于第二象限；同时，根据平面几何原理，对端点A(R11，R12)和端点D(R41，R42)所处位置进行判断，且判断得出端点A(R11， R12)处于第一象限、第四象限或横坐标轴正半轴上，端点D(R41，R42)处于第二象限、第三象限或横坐标轴负半轴上；再根据端点A和端点D所处位置的判断结果，并结合所加工轮廓的轮廓线设计尺寸，在平面直角坐标系中标出中点M(0，R1)、端点A(R11，R12)和端点 D(R41，R42)的坐标，其中参数Rl、Rll|> R12|> R41和R42均为根据轮廓线设计尺寸与平面几何关系可直接得出的已知数值，Rl为所述圆弧段的设计半径；
步骤二、采用数控机床对所加工零部件的轮廓进行加工，所采用的数控机床包括机架、安装在机架上且用于平稳夹持被加工零部件的夹持机构、安装在机架上的电动切削刀具、对所述电动切削刀具进行控制的控制器和与所述控制器相接的参数输入单元，所述电动切削刀具与所述控制器相接，且加工之前将被加工零部件平稳固定在所述夹持机构上，其加工过程如下201、初始参数设定通过所述参数输入单元，输入参数值Rl、RllU R12|> R41 和|R42| ；同时，根据端点A和端点D所处位置的判断结果，通过所述参数输入单元输入端点A和端点D所处的位置；202、各端点坐标值计算所述数控机床中的控制器根据端点A和端点D所处的象限，对端点A(Rll，R12)、端点D(R41，R42)、右端点B(R21，R22)和左端点C(R31，R32)的坐标值进行计算当端点A处于第一象限时，Rll = Rll且R12 = R12 ；控制器调用公式 R21 = RlXsinh和R22 = RIXcos^1,计算得出右端点B(R21，R22)的坐标值，式中
权利要求
1. 一种零部件轮廓的加工方法，所加工轮廓的轮廓线由布设在同一平面上的一个圆弧段和两条直线段组成，两条所述直线段分别与所述圆弧段的左右两端点相接且二者均与所述圆弧段相切，两条所述直线段分别为与所述圆弧段左端点C相接的直线段CD和与所述圆弧段右端点B相接的直线段AB，所述圆弧段对应的圆心角α <180°，直线段AB与圆弧段的相切点为所述圆弧段的右端点B，直线段CD与圆弧段的相切点为所述圆弧段的左端点C， 其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、建立平面直角坐标系在所加工轮廓的轮廓线设计图纸上，以所述圆弧段的圆心为坐标原点0，且以坐标原点0和所述圆弧段的中点M所在直线为纵坐标，建立平面直角坐标系，所述圆弧段的中点M处于纵坐标的正半轴上；在所建立的平面直角坐标系中，右端点B(R21，R22)处于第一象限，左端点C(R31，R32)处于第二象限；同时，根据平面几何原理， 对端点A(R11，R12)和端点D(R41，R42)所处位置进行判断，且判断得出端点A(Rll，R12)处于第一象限、第四象限或横坐标轴正半轴上，端点D(R41，R42)处于第二象限、第三象限或横坐标轴负半轴上；再根据端点A和端点D所处位置的判断结果，并结合所加工轮廓的轮廓线设计尺寸，在平面直角坐标系中标出中点M(0, Rl)、端点A (Rll，R12)和端点D(R41，R42) 的坐标，其中参数Rl、RllU R12|> R41和|R42|均为根据轮廓线设计尺寸与平面几何关系可直接得出的已知数值，Rl为所述圆弧段的设计半径；步骤二、采用数控机床对所加工零部件的轮廓进行加工，所采用的数控机床包括机架、 安装在机架上且用于平稳夹持被加工零部件的夹持机构、安装在机架上的电动切削刀具、 对所述电动切削刀具进行控制的控制器和与所述控制器相接的参数输入单元，所述电动切削刀具与所述控制器相接，且加工之前将被加工零部件平稳固定在所述夹持机构上，其加工过程如下[201、初始参数设定通过所述参数输入单元，输入参数值Rl、IRll|、|R12|、R41和 R42 I ；同时，根据端点A和端点D所处位置的判断结果，通过所述参数输入单元输入端点A和端点D所处的位置；[202、各端点坐标值计算所述数控机床中的控制器根据端点A和端点D所处的象限，对端点A(R11，R12)、端点D(R41，R42)、右端点B (R21，R22)和左端点C(R31，R32)的坐标值进行计算当端点A处于第一象限时，Rll = Rll且R12 = R12 ；控制器调用公式R21 =RlXsin^1和R22 = Rl X cos β 计算得出右端点B (R21，R22)的坐标值，式中
2.按照权利要求1所述的一种零部件轮廓的加工方法，其特征在于步骤二中所述的数控机床为数控镗铣床。
3.按照权利要求1或2所述的一种零部件轮廓的加工方法，其特征在于步骤201中进行初始参数设定时，还需根据所加工零部件的设计加工图纸，判断所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线还是外轮廓线，并通过所述参数输入单元，输入所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线或外轮廓线。
4.按照权利要求3所述的一种零部件轮廓的加工方法，其特征在于步骤203中按照由右至左的加工路线对所述电动切削刀具进行控制时，所述控制器的控制过程包括以下步骤.20311、提前进刀所述控制器根据步骤201中所输入的初始参数，对电动切削刀具进行控制，并将所述电动切削刀具移至平面坐标点(Rll+δ”；当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时，S1= I S1I ；当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时， S1 = -I S1I ；其中，I δ」不小于所述电动切削刀具的刀具半径；.20312、竖向进给所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向下进行切削加工， 直至切削至设计切削深度；.20313、切削所述控制器先控制所述电动切削刀具由平面坐标点(Rll+δ” 切削至坐标点A(R11，R12)，再控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点A(R11，R12)逐渐切削至坐标点B(R21，R22)，完成直线段AB的切削过程；其次，所述控制器控制所述电动切削刀具以Rl为切削半径对所述圆弧段进行切削，并相应控制所述电动切削刀具由坐标点B(R21，R22)逐渐切削至坐标点C(R31，R32)；之后，所述控制器控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点C(R31，R32)逐渐切削至坐标点D(R41，R42)，则完成直线段CD的切削过程；.20314、延后退刀所述控制器控制所述电动切削刀具由坐标点D(R41，R42)切削至坐标点(R41-S2，R42+δ 2)，当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时，δ2= I δ2| ；当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时，S2 = -I δ2| ；其中，I δ2|不小于所述电动切削刀具的刀具半径；步骤20313和步骤20314进行切削过程中，所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法，调用刀具半径补偿模块对所述电动切削刀具进行切削控制；当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时，所调用的刀具半径补偿模块为右刀补模块G42; 当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时，所调用的刀具半径补偿模块为左刀补模块 G41 ；.20315、取消刀具补偿所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法，调用刀具半径补偿取消模块G40取消所述电动切削刀具的刀具半径补偿功能；.20316、退刀所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向上提升，直至将所述电动切削刀具提升至离开被加工零部件上表面为止，则完成所加工零部件轮廓的加工过程。
5.按照权利要求4所述的一种零部件轮廓的加工方法，其特征在于步骤20313中所述的控制所述电动切削刀具由平面坐标点(Rll+δ ρ切削至坐标点A(R11，R12) 时，所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(Rll+δ”切削至坐标点(Rll+S1, R12)，再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(Rll+S1, R12)切削至坐标点A(R11，R12)；或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点 (Rll+S1, 切削至坐标点(Rll，R12+S1),再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(Rl 1，R12+ δ》切削至坐标点A (Rll，R12)；相应地，步骤20314中控制所述电动切削刀具由坐标点D(R41，R42)切削至坐标点 (R41- δ 2, R42+ δ 2)时，所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点D(R41， R42)切削至坐标点(R41，R42+S2)，再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41， R42+ δ 2)切削至坐标点(R41-S2，R42+S2)；或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X 轴方向由坐标点D(R41，R42)切削至坐标点(R41-S2，R42)，再控制所述电动切削刀具沿Y 轴方向由坐标点(R41- δ 2，R42)切削至坐标点(R41- δ 2，R42+ δ 2)。
6.按照权利要求3所述的一种零部件轮廓的加工方法，其特征在于步骤203中按照由左至右的加工路线对所述电动切削刀具进行控制时，所述控制器的控制过程包括以下步骤.20321、提前进刀所述控制器根据步骤201中所输入的初始参数，对电动切削刀具进行控制，并将所述电动切削刀具移至平面坐标点(R41-S3，R42+ δ 3)；当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时，S3= I δ3| ；当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时， S3 = -I；其中，I δ3|不小于所述电动切削刀具的刀具半径；.20322、竖向进给所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向下进行切削加工， 直至切削至设计切削深度；.20323、切削所述控制器先控制所述电动切削刀具由平面坐标点(R41-S3，R42+δ 3) 切削至坐标点D(R41，R42)，再控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点D(R41，R42)逐渐切削至坐标点C(R31，R32)，完成直线段CD的切削过程；其次，所述控制器控制所述电动切削刀具以Rl为切削半径对所述圆弧段进行切削，并相应控制所述电动切削刀具由坐标点C(R31，R32)逐渐切削至坐标点B(R21，R22)；之后，所述控制器控制所述电动切削刀具沿直线方向由坐标点B(R21，R22)逐渐切削至坐标点A(R11，R12)，则完成直线段AB的切削过程；·20324、延后退刀所述控制器控制所述电动切削刀具由坐标点A(R11，R12)切削至坐标点(Rll+δ 4，R12+δ 4)，当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时，δ4= I δ4| ；当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时，S4 = -I δ4| ；其中，I δ 4不小于所述电动切削刀具的刀具半径；步骤20323和步骤20324进行切削过程中，所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法，调用刀具半径补偿模块对所述电动切削刀具进行切削控制；当所加工轮廓的轮廓线为零部件的外轮廓线时，所调用的刀具半径补偿模块为左刀补模块G41 ； 当所加工轮廓的轮廓线为零部件的内轮廓线时，所调用的刀具半径补偿模块为右刀补模块 G42 ；·20325、取消刀具补偿所述控制器均按照常规机加工过程中所采用的刀具半径补偿方法，调用刀具半径补偿取消模块G40取消所述电动切削刀具的刀具半径补偿功能；·20326、退刀所述控制器控制电动切削刀具沿Z轴方向竖直向上提升，直至将所述电动切削刀具提升至离开被加工零部件上表面为止，则完成所加工零部件轮廓的加工过程。
7.按照权利要求6所述的一种零部件轮廓的加工方法，其特征在于步骤20323中所述的控制所述电动切削刀具由由平面坐标点(R41- δ 3，R42+ δ 3)切削至坐标点D(R41，R42) 时，所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R41-S3，R42+ δ 3)切削至坐标点Φ41-δ3，R42)，再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R41-S3，R42)切削至坐标点D(R41，R42)；或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点 (R41- δ 3, R42+ δ 3)切削至坐标点(R41，R42+δ 3)，再控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点(R41, R42+ δ 3)切削至坐标点A (Rll，R12)；相应地，步骤20324中控制所述电动切削刀具由坐标点A(R11，R12)切削至坐标点 (Rll+δ 4, R12+ δ 4)时，所述控制器先控制所述电动切削刀具沿Y轴方向由坐标点A(R11， R12)切削至坐标点(Rll，R12+S4)，再控制所述电动切削刀具沿X轴方向由坐标点(R11， R12+54)切削至坐标点(R11+S4，R12+S4)；或者所述控制器先控制所述电动切削刀具沿X 轴方向由坐标点A(R11，R12)切削至坐标点Φ 1+δ4，R12)，再控制所述电动切削刀具沿Y 轴方向由坐标点(Rll+ δ 4，R12)切削至坐标点(Rll+ δ 4，R12+ δ 4)。
8.按照权利要求1或2所述的一种零部件轮廓的加工方法，其特征在于步骤一中所述的对端点A(R11，R12)和端点D(R41，R42)所处位置进行判断时，人为通过计算进行判断或通过处理器进行判断且二者的判断方法相同；其中，对端点A(R11，R12)所处位置进行判 断时，先计算Ψ = 7 + ☆的数值当Ψ <90°时，端点A(R11，R12)处于第一象限；当 2KlΨ >90°时，端点A(R11，R12)处于第四象限；当Ψ = 90°时，端点A(R11，R12)处于横坐标轴正半轴上；式中，α为所述圆弧段对应的圆心角，I1为直线段AB的长度，且α和I1均为所加工轮廓的已知设计尺寸； 相应地，对端点D(R41，R42)所处位置进行判断时，先计算0 = 7 + arctan^·的数值当 Φ <90°时，端点D(R41，R42)处于第二象限；当Φ >90°时，端点D(R41，R42)处于第三象限；当Φ = 90°时，端点D(R41，R42)处于横坐标轴负半轴上；式中，α为所述圆弧段对应的圆心角，I2为直线段CD的长度，且α和I2均为所加工轮廓的已知设计尺寸。
9.按照权利要求1或2所述的一种零部件轮廓的加工方法，其特征在于步骤一中所述的根据端点A和端点D所处位置的判断结果，并结合所加工轮廓的轮廓线设计尺寸，在平面直角坐标系中标出中点M (0，Rl)、端点A (Rl 1，Rl2)和端点D (R41，R42)的坐标时，人为通过计算或通过处理器换算得出|R11|、|R12|、|R41|和|R42|的具体数值，Rl为所加工轮廓的已知设计尺寸；当端点A处于第一象限时，利用公式
全文摘要
本发明公开了一种零部件轮廓的加工方法，所加工轮廓的轮廓线由布设在同一平面上的一个圆弧段和两条直线段组成，两条直线段分别与圆弧段的左右两端点相接且均与圆弧段相切，该方法包括步骤步骤一、建立平面直角坐标系以圆弧段的圆心为坐标原点O，且以坐标原点O和圆弧段中点M所在直线为纵坐标建立平面直角坐标系；步骤二、采用数控机床对零部件的轮廓进行加工，加工过程如下201、初始参数设定；202、所加工轮廓线各端点坐标值计算；203、切削加工。设计合理、加工步骤简单、实现方便且通用性强、出错率低，能解决由双直线与圆弧相切组成的轮廓加工过程中存在的计算坐标点和编制相应软件程序所花时间较长、出错率高等实际问题。
文档编号G05B19/19GK102221826SQ20111009827
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者卢钧, 史仁贵, 周晓红, 白西训 申请人:西安煤矿机械有限公司