用于实现分段变坡加工的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于实现分段变坡加工的方法，其中，在所述的方法中，通过结合用户输入的至机床中的待加工图形的信息，计算出所述的刀轴在各个加工点的刀轴矢量，以此规划刀路实现对需要进行变坡的图形进行加工。采用本发明专利技术的实现分段变坡加工的方法，可在不对现有设备进行硬件改进的基础上高效地对有变坡需求的加工工件进行加工，其具备效率高、操作方便、适应性好且成本低的特点。

A Method for Realizing Segmental Slope-changing Machining

【技术实现步骤摘要】
用于实现分段变坡加工的方法
本专利技术涉及数控
，尤其涉及数控机床切割
，具体是指一种用于实现分段变坡加工的方法。
技术介绍
在现有技术中的一些数控机床进行加工时，对于不同倾角的图形时，需要额外使用第三方Cam软件生成G代码刀路，再装载到数控系统中进行加工。如：五轴水切割机床需要加工不同倾角的图形时，均需要通过第三方Cam软件(Cam全称为ComputerAidedManufacturing，中文名称：计算机辅助制造，其核心是计算机数值控制，可简称为数控编程)生成G代码刀路，且现有技术中的许多Cam软件无法支持在设倾斜角度的同时兼顾加工速度的设置。这种Cam软件价格昂贵，对于操作人员的技术要求高，十分不便。现有技术中水切割机床中自带的软件本身不支持同一图形不同部分加工倾角和速度的设置，在使用时如果需要对分段变坡的刀路进行设置，需要先采用额外的软件进行刀路的生成设计，再将设计好的刀路拷贝到装有数控系统的电脑中，数控系统装置刀路后才可以加工。在引进第三方Cam软件协助加工的情况下，不仅大大的增加了生产成本，操作也不方便，因此需要一种更加方便的方法去实现对不同倾角的工件进行加工的五轴水切割机的控制。
技术实现思路
本专利技术为了克服至少一个上述现有技术的缺点，提供了一种操作简便、加工效率高的用于实现分段变坡加工的方法。为了实现上述目的，本专利技术的用于实现分段变坡加工的方法如下：该用于实现分段变坡加工的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：(1)用户将待加工图形的轨迹、所述的待加工图形中的各个加工段所对应的参数、待加工工件的厚度H及各个所述的加工段所对应的加工速度输入至机床中，其中，所述的参数包括所对应的加工段的倾斜角度α及倾斜方向；(2)根据所述的待加工图形中的各个加工段所对应的参数、形状及所述的待加工工件的厚度H，确定所述的机床加工时，所述的机床中的刀轴在各个加工点时所对应的刀轴矢量；(3)所述的机床加工时，所述的机床控制所述的刀轴按所述的刀轴矢量及各个所述的加工段所对应的加工速度对所述的待加工工件进行加工。较佳地，所述的步骤(2)包括以下步骤：(2.1)根据所述的待加工图形中的各个加工段所对应的参数、形状及所述的待加工工件的厚度H，依次确定所述的待加工图形中的各个节点的刀轴矢量；(2.2)依次以所述的待加工图形中各段所述的加工段对应的两个节点所对应的刀轴矢量为依据，确定所述的刀轴在对应的加工段对应的刀轴矢量。更佳地，每个所述的节点均由所述的待加工图形中与该节点对应的两个所述的加工段构成，所述的步骤(2.1)包括以下步骤：(2.1.1)根据与待求节点对应的两个加工段所分别对应的参数、形状及所述的待加工工件的厚度H，确定该待求节点对应的刀轴矢量，所述的待求节点为所述的待加工图形中任一个未求出对应刀轴矢量的节点；(2.1.2)将所述的待加工图形中任一个未求出对应刀轴矢量的节点作为新的待求节点，并返回上述步骤(2.1.1)，直到完成对所述的待加工图形中全部节点对应的刀轴矢量的求取，继续后续步骤(2.2)。进一步地，所述的步骤(2.1.1)包括以下步骤：(2.1.1.1)根据对所述的待加工图形的加工方向为依据，分别将与所述的待求节点对应的两个加工段命名为第一加工段和第二加工段，其中，加工时，先对所述的第一加工段进行加工，再对所述的第二加工段进行加工；(2.1.1.2)根据所述的用户输入至所述的机床中的待加工图形的轨迹，分别确定所述的第一加工段和第二加工段在所述的待加工工件的上表面上对应位置的加工轨迹及对应的两个上表面轨迹方程，将与所述的第一加工段对应的上表面轨迹方程命名为第一上表面轨迹方程，将与所述的第二加工段对应的上表面轨迹方程命名为第二上表面轨迹方程；(2.1.1.3)根据所述的第一加工段所对应的第一上表面轨迹方程、倾斜角度α及倾斜方向，求出所述的第一加工段在待加工工件的下表面上对应位置的加工轨迹及相应的下表面轨迹方程；根据所述的第二加工段所对应的第二上表面轨迹方程、倾斜角度α及倾斜方向，求出所述的第二加工段在待加工工件的下表面上对应位置的加工轨迹及相应的下表面轨迹方程(2.1.1.4)将与所述的第一加工段对应的下表面轨迹方程命名为第一下表面轨迹方程，将与所述的第二加工段对应的下表面轨迹方程命名为第二下表面轨迹方程；(2.1.1.5)求取所述的第一加工段在所述的待求节点处对应的方向向量，将该方向向量命名为第一方向向量；求取所述的第二加工段在所述的待求节点处对应的方向向量，将该方向向量命名为第二方向向量；(2.1.1.6)求取所述的第一方向向量在所述的第一加工段对应的倾斜角度α上对应的法向矢量，将该法向矢量命名为第一法向矢量；求取所述的第二方向向量在所述的第二加工段对应的倾斜角度α上对应的法向矢量，将该法向矢量命名为第二法向矢量；(2.1.1.7)联立第一下表面轨迹方程和第二下表面轨迹方程，判断所述的第一加工段和第二加工段在所述的待加工工件的下表面是否存在交点；(2.1.1.8)若所述的第一加工段和第二加工段在所述的待加工工件的下表面存在交点则继续后续步骤(2.1.1.9)，否则继续后续步骤(2.1.1.11)；(2.1.1.9)所述的待求节点为所述的第一加工段和第二加工段在所述的待加工工件的上表面上的交点，将所述的在所述的待加工工件的上表面上的交点命名为上表面交点，联立第一下表面轨迹方程和第二下表面轨迹方程，计算得出的两个所述的加工段在所述的待加工工件的下表面上的交点，将所述的在所述的待加工工件的下表面上的交点命名为下表面交点；(2.1.1.10)将所述的下表面交点在三维坐标系中的坐标点减去所述的上表面交点在三维坐标系中的坐标点，得到所述的刀轴在所述的待求节点位置处所对应的刀轴矢量；(2.1.1.11)求取所述的第二上表面轨迹方程在所述的第一加工段对应的倾斜角度α上对应的法向矢量，将该法向矢量命名为第三法向矢量；(2.1.1.12)计算所述的第一法向矢量与第三法向矢量的夹角，所述的第一法向矢量与第三法向矢量的夹角即为所述的第一加工段和第二加工段在所述的待加工工件的下表面不存在交点时，所述的刀轴在该待求节点位置处对应的刀轴调整角度；(2.1.1.13)获取所述的第一法向矢量旋转所述的刀轴调整角度后得到的矢量，将该矢量命名为第四矢量V，其中，所述的第四矢量V即为所述的第一加工段和第二加工段在所述的待加工工件的下表面不存在交点时，所述的刀轴在所述的待求节点位置处的加工点所对应的刀轴矢量。更进一步地，为了使得所述的第四矢量V与计算过程中的其它矢量的规格相同，所述的步骤(2.1.1.13)之后还包括以下步骤：(2.1.1.14)在确保所述的第四矢量所对应的分量值不变的情况下，选取所述的第一加工段所对应的倾斜角度α及所述的第二加工段所对应的倾斜角度α中倾斜角度值更大的倾斜角度命名为较大倾斜角度β；(2.1.1.15)求取所述的第一加工段和第二加工段中与所述的较大倾斜角度β对应的加工段在所述的待加工工件的上表面到所述的待加工工件的下表面的距离，将该距离命名为最大投影长度L，所述的最大投影长度L可通过以下公式求得：L＝H×tan(β)；(2.1.1.16)求取与所述的最大投影长度L对应拉伸矢量V’，其中，拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于实现分段变坡加工的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)用户将待加工图形的轨迹、所述的待加工图形中的各个加工段所对应的参数、待加工工件的厚度H及各个所述的加工段所对应的加工速度输入至机床中，其中，所述的参数包括所对应的加工段的倾斜角度α及倾斜方向；(2)根据所述的待加工图形中的各个加工段所对应的参数、形状及所述的待加工工件的厚度H，确定所述的机床加工时，所述的机床中的刀轴在各个加工点时所对应的刀轴矢量；(3)所述的机床加工时，所述的机床控制所述的刀轴按所述的刀轴矢量及各个所述的加工段所对应的加工速度对所述的待加工工件进行加工。

【技术特征摘要】
1.一种用于实现分段变坡加工的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)用户将待加工图形的轨迹、所述的待加工图形中的各个加工段所对应的参数、待加工工件的厚度H及各个所述的加工段所对应的加工速度输入至机床中，其中，所述的参数包括所对应的加工段的倾斜角度α及倾斜方向；(2)根据所述的待加工图形中的各个加工段所对应的参数、形状及所述的待加工工件的厚度H，确定所述的机床加工时，所述的机床中的刀轴在各个加工点时所对应的刀轴矢量；(3)所述的机床加工时，所述的机床控制所述的刀轴按所述的刀轴矢量及各个所述的加工段所对应的加工速度对所述的待加工工件进行加工。2.根据权利要求1所述的用于实现分段变坡加工的方法，其特征在于，所述的步骤(2)包括以下步骤：(2.1)根据所述的待加工图形中的各个加工段所对应的参数、形状及所述的待加工工件的厚度H，依次确定所述的待加工图形中的各个节点的刀轴矢量；(2.2)依次以所述的待加工图形中各段所述的加工段对应的两个节点所对应的刀轴矢量为依据，确定所述的刀轴在对应的加工段对应的刀轴矢量。3.根据权利要求2所述的用于实现分段变坡加工的方法，其特征在于，每个所述的节点均由所述的待加工图形中与该节点对应的两个所述的加工段构成，所述的步骤(2.1)包括以下步骤：(2.1.1)根据与待求节点对应的两个加工段所分别对应的参数、形状及所述的待加工工件的厚度H，确定该待求节点对应的刀轴矢量，所述的待求节点为所述的待加工图形中任一个未求出对应刀轴矢量的节点；(2.1.2)将所述的待加工图形中任一个未求出对应刀轴矢量的节点作为新的待求节点，并返回上述步骤(2.1.1)，直到完成对所述的待加工图形中全部节点对应的刀轴矢量的求取，继续后续步骤(2.2)。4.根据权利要求3所述的用于实现分段变坡加工的方法，其特征在于，所述的步骤(2.1.1)包括以下步骤：(2.1.1.1)根据对所述的待加工图形的加工方向为依据，分别将与所述的待求节点对应的两个加工段命名为第一加工段和第二加工段，其中，加工时，先对所述的第一加工段进行加工，再对所述的第二加工段进行加工；(2.1.1.2)根据所述的用户输入至所述的机床中的待加工图形的轨迹，分别确定所述的第一加工段和第二加工段在所述的待加工工件的上表面上对应位置的加工轨迹及对应的两个上表面轨迹方程，将与所述的第一加工段对应的上表面轨迹方程命名为第一上表面轨迹方程，将与所述的第二加工段对应的上表面轨迹方程命名为第二上表面轨迹方程；(2.1.1.3)根据所述的第一加工段所对应的第一上表面轨迹方程、倾斜角度α及倾斜方向，求出所述的第一加工段在待加工工件的下表面上对应位置的加工轨迹及相应的下表面轨迹方程；根据所述的第二加工段所对应的第二上表面轨迹方程、倾斜角度α及倾斜方向，求出所述的第二加工段在待加工工件的下表面上对应位置的加工轨迹及相应的下表面轨迹方程(2.1.1.4)将与所述的第一加工段对应的下表面轨迹方程命名为第一下表面轨迹方程，将与所述的第二加工段对应的下表面轨迹方程命名为第二下表面轨迹方程；(2.1.1.5)求取所述的第一加工段在所述的待求节点处对应的方向向量，将该方向向量命名为第一方向向量；求取所述的第二加工段在所述的待求节点处对应的方向向量，将该方向向量命名为第二方向向量；(2.1.1.6)求取所述的第一方向向量在所述的第一加工段对应的倾斜角度α上对应的法向矢量，将该法向矢量命名为第一法向矢量；求取所述的第二方向向量在所述的第二加工段对应的倾斜角度α上对应的法向矢量，将该法向矢量命名为第二法向矢量；(2.1.1.7)联立第一下表面轨迹方程和第二下表面轨迹方程，判断所述的第一加工段和第二加工段在所述的待加工工件的下表面是否存在交点；(2.1.1.8)若所述的第一加工段和第二加工段在所述的待加工工件的下表面存在交点则继续后续步骤(2.1.1.9)，否则继续后续步骤(2.1.1.11)；(2.1.1.9)所述的待求节点为所述的第一加工段和第二加工段在所述的待加工工件的上表面上的交点，将所述的在所述的待加工工件的上表面上的交点命名为上表面交点，联立第一下表面轨迹方程和第二下表面轨迹方程，计算得出的两个所述的加工段在所述的待加工工件的下表面上的交点，将所述的在所述的待加工工件的下表面上的交点命名为下表面交点；(2.1.1.10)将所述的下表面交点在三维坐标系中的坐标点减去所述的上表面交点在三维坐标系中的坐标点，得到所述的刀轴在所述的待求节点位置处所对应的刀轴矢量；(2.1.1.11)求取所述的第二上表面轨迹方程在所述的第一加工段对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐子文，周泉清，王继新，高冀贤，
申请(专利权)人：上海维宏智能技术有限公司，上海维宏电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31