一种主动防止数字化制造操作间接替刀轨发生干涉碰撞的方法技术

本发明专利技术属于机械加工技术领域，公开了一种主动防止数字化制造操作间接替刀轨发生干涉碰撞的方法。以确保CAM编程加工操作避让点与机床安全点之间的往返刀轨不会发生任何干涉碰撞为目的设置机床安全点，并将此往返刀轨作为加工操作间的接替刀轨；根据机床结构和控制系统的特点，设计机床从加工操作避让点到达安全点的NC程序段；通过开发机床专用后置处理程序，实现加工操作后置处理后生成的NC程序中，在加工操作接替位置，自动加入从加工操作避让点到达机床安全点的NC程序段。该方法设计原理先进，实现方便、可靠，降低了对CAM刀轨设计师的要求。在多种不同机床上实际验证，可以完全避免数字化制造中加工操作间接替刀轨发生干涉碰撞，实现主动安全。

A Method of Actively Preventing Interference and Collision of Indirect Replacement Tool Track in Digital Manufacturing Operation

The invention belongs to the technical field of mechanical processing, and discloses a method for actively preventing interference and collision of tool paths indirectly replaced by digital manufacturing operations. In order to ensure that there is no interference and collision between the avoidance point of CAM programming operation and the safety point of machine tool, the safety point of machine tool is set up, and the back and forth tool path is used as the replacement tool path between the processing operation. According to the structure of machine tool and the characteristics of control system, the machine tool is designed to reach the safety point from the avoidance point of machining operation. NC program segment; through developing special post-processing program for machine tools, NC program segment generated after post-processing of processing operation is automatically added to the NC program segment from the avoidance point of processing operation to the safety point of machine tools at the replacement position of processing operation. This method has advanced design principle, convenient and reliable realization, and reduces the requirement of CAM tool path designer. Practical validation on various machine tools can completely avoid interference and collision of tool paths in indirect machining operations in digital manufacturing, and realize active safety.

【技术实现步骤摘要】
一种主动防止数字化制造操作间接替刀轨发生干涉碰撞的方法
本专利技术属于机械加工
，具体涉及一种主动防止数字化制造操作间接替刀轨发生干涉碰撞的方法。
技术介绍
CAM编程数控加工一般为一次装夹完成由多个加工操作一起后置处理生成的NC程序的集成加工，加工中经常发生机床与工艺系统间的干涉碰撞。CAM编程数控加工中的干涉碰撞分为加工操作内部刀轨的干涉碰撞和加工操作间接替刀轨的干涉碰撞两类。为避免CAM编程加工操作间接替刀轨发生干涉碰撞，可以通过在加工操作间协调设置操作避让点完成。但能否实现避让，不仅与上一加工操作的终避让点的位置和刀轴矢量有关，而且还与下一加工操作的始避让点的位置和刀轴矢量有关，同时还与机床结构、零件装夹位置有关。具体存在以下4个缺点：1、对于多轴加工，加工操作间的接替刀轨往往跨度大、难以想象，通过在加工操作间协调设置操作避让点十分复杂、烦琐，仅靠人脑规划协调很难考虑得周到全面，往往达不到理想效果；2、在加工操作中设置的所有避让点都是相对于零件程序加工零点，随零件在机床工作台上的装夹位置、程序零点移动而变化，为避免加工超程报警中断加工，往往在避让点位置设置上都相对保守，不能充分实现避让；3、对于不同结构、行程的机床，操作避让点的设置要求往往是不同的，有的差异还比较大。通过加工操作间协调设置避让点避免干涉碰撞是针对某一种机床的，同一加工操作刀轨生成的NC程序在不同结构机床上通用性受到很大限制；4、由于加工不同部位的加工操作的避让点设置是不同的，差异性还较大，调整加工操作加工顺序时还需根据前后加工操作需求调整避让点，工作量大，容易遗忘、出错。专利
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对特定机床，主动预先统一设置能够确保安全的加工操作间接替刀轨，设计形成该刀轨的NC程序段，并将此安全程序段自动地添加到CAM程序加工操作接替处，解决通过加工操作间协调设置避让点避免干涉碰撞的四个缺点与问题，将加工操作间接替刀轨可能产生的干涉碰撞提前统一预防，实现主动安全。本专利技术的技术方案：一种主动防止数字化制造操作间接替刀轨发生干涉碰撞的方法，其特征在于：1)设置机床安全点；2)设计不同机床到达安全点的NC程序段；3)开发机床专用后置处理程序；4)按统一的加工操作避让点设置要求设置避让点；5)同一程序节点下的多个加工操作一起后置处理，生成NC程序进行集成加工。所述机床安全点为机床上的一个假想固定点，一种机床一个安全点，不同机床安全点不同，以确保加工操作间避让点与机床安全点之间的往返刀轨不会发生任何干涉碰撞为原则设置机床安全点，并将此往返刀轨作为加工操作间的接替刀轨。所述设计不同机床到达安全点的NC程序段：是通过不同控制系统选择机床坐标系定位语句代码，设计不同结构和控制系统的机床从加工操作避让点到达安全点的NC程序段。所述机床专用后置处理程序：是将加工操作刀轨的刀位数据转换成机床可执行的NC程序。本专利技术的有益效果：该方法设计原理先进，将复杂问题提前固定化处理，统一应用能够确保安全的加工操作避让点与机床安全点之间的往返刀轨作为加工操作间接替刀轨；实现方便、可靠，在确保实现加工操作间接替刀轨安全的情况下，改变了避让规则，统一加工操作避让点的设置方法和参数、降低加工操作避让点的设置要求，取消了在加工操作避让点设置中关于加工机床特性的限制，使CAM刀轨设计师不用专门考虑加工操作间的干涉碰撞，大大降低了对CAM刀轨设计师知识和能力的要求。通过机床专用后置处理程序，在加工程序每个加工操作接替位置，自动加入各自从加工操作避让点到达相应机床安全点的NC程序段。该方法在多种不同机床上实际验证，可以完全避免数字化制造中加工操作间接替刀轨发生干涉碰撞，实现主动安全。附图说明图1机床干涉碰撞超程原理示意图图2机床安全点原理示意图图3：W518S一转台一摆头五轴数铣机床主视图图4：W518S一转台一摆头五轴数铣机床左视图图5：UCP600双转台五轴数铣机床主视图图6：UCP600双转台五轴数铣机床左视图图7：DMC1035V带分度头四轴数铣机床主视图图8：DMC1035V带分度头四轴数铣机床左视图具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术作详细说明操作是包含一个单一的刀轨以及生成这个刀轨所需信息的数据集。CAM编程的主要工作就是创建一系列各种各样的操作。CAM编程数控加工一般为一次装夹完成由多个加工操作一起后置处理生成的NC程序的集成加工，加工中经常发生机床与工艺系统间的干涉碰撞。CAM编程数控加工中的干涉碰撞分为加工操作内部刀轨的干涉碰撞和加工操作间接替刀轨的干涉碰撞两类。加工操作内部刀轨是直接设计的，有真实的三维显示，加工操作内部刀轨的干涉碰撞仅与本操作的参数和避让几何设置有关，与机床结构关系不大，可以通过刀轨仿真发现，这部分内容也是CAM刀轨设计师的主要工作和研究内容，干涉碰撞消除处理相对比较简单。加工操作间接替刀轨无法直接设计，只能通过综合规划协调加工操作避让点来实现，所述避让点包含每个加工操作刀轨的第一个点位及该点的刀轴矢量、最后一个点位及该点的刀轴矢量两类，我们分别称之为始避让点P(n,1)和终避让点P(n,2)。接替刀轨即为上一加工操作的终避让点与下一加工操作的始避让点根据具体情况的过度路径，没有任何显示，刀轨仿真不涉及这部分内容。能否避免干涉碰撞，不仅与上一加工操作的终避让点的位置和刀轴矢量有关，而且还与下一加工操作的始避让点的位置和刀轴矢量有关，同时还与机床结构、零件装夹位置有关。其原理示意图见附图1。为实现加工操作间接替刀轨的主动安全，我们提出机床安全点这个概念。机床安全点是以确保加工操作避让点与机床安全点之间的往返刀轨不会发生任何干涉碰撞为目的设置的、机床上的一个假想固定点。一种机床一个安全点，不同机床安全点不同。从按统一要求设置的加工操作终避让点出发到达安全点和从安全点出发到达按统一要求设置的加工操作始避让点，都能避免干涉碰撞发生，机床安全点原理示意图见附图2。我们将加工操作避让点与机床安全点之间的往返刀轨设置为加工操作间的接替刀轨。通过这种设置，能够确保实现加工操作间接替刀轨的主动安全，同时改变了避让规则，统一加工操作避让点的设置方法和参数、降低加工操作避让点的设置要求，取消了在加工操作避让点设置中关于加工机床特性的限制，使CAM刀轨设计师不用专门考虑加工操作间接替刀轨的干涉碰撞，大大降低了对CAM刀轨设计师知识和能力的要求，刀轨在不同结构机床上可以通用。通过不同控制系统选择机床坐标系定位语句代码，如G53、M92、SUPA等，设计不同结构和控制系统的机床从加工操作避让点到达安全点的NC程序段；按统一的加工操作避让点设置要求在加工操作中设置避让点；多个加工操作通过开发的机床专用后置处理程序生成NC程序，在NC程序中，每个加工操作接替位置，自动加入从加工操作避让点到达各自机床安全点的NC程序段。该方法在多种不同机床上实际验证，可以完全避免数字化制造中加工操作间接替刀轨发生干涉碰撞，实现主动安全。具体实施例：实施例1、以W518S一转台一摆头五轴数铣机床为例，对专利技术做进一步详细描述：W518S机床零点为X、Y、Z轴行程正向极限点，位于机床后部右上角，将W518S机床安全点设置为与机床零点同一位置，如附图3、附图4所示。机床安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动防止数字化制造操作间接替刀轨发生干涉碰撞的方法，其特征在于：1)设置机床安全点；2)设计不同机床到达安全点的NC程序段；3)开发机床专用后置处理程序；4)按统一的加工操作避让点设置要求设置避让点；5)同一程序节点下的多个加工操作一起后置处理，生成NC程序进行集成加工。

【技术特征摘要】
1.一种主动防止数字化制造操作间接替刀轨发生干涉碰撞的方法，其特征在于：1)设置机床安全点；2)设计不同机床到达安全点的NC程序段；3)开发机床专用后置处理程序；4)按统一的加工操作避让点设置要求设置避让点；5)同一程序节点下的多个加工操作一起后置处理，生成NC程序进行集成加工。2.根据权利要求1所述的主动防止数字化制造操作间接替刀轨发生干涉碰撞的方法，其特征在于，所述机床安全点为机床上的一个假想固定点，一种机床一个安全点，不同机床安全点不同，以确保加工操作间避让点与机床安全点之间的往返刀...

【专利技术属性】
技术研发人员：何永红，曹雅维，张琳，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61