[发明专利]可倾斜主轴数控铣床的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体为一种可倾斜主轴数控铣床的加工方法。

背景技术

整体叶盘、叶轮以及整体喷嘴环等整体构件为提高产品性能提供了保障，但同时也对制造技术提出了挑战。整体构件高效高质量制造最有效的办法是数控加工，由于在加工时要受内、外缘板约束和前后叶片的遮挡，导致加工的开敞性很差，加工约束多，因此要完全完成这些整体结构件的加工必须采用可以使主轴倾斜的机床，否则就会导致有些部位不能加工。目前主轴能倾斜的数控机床仅限于五坐标加工中心，所以这些整体构件的加工必须采用五坐标加工中心设备。但是五坐标加工中心设备购买费用太高，一台需要300万～1000万元人民币，导致设备稀缺、加工费用增高，最终使产品生产成本上升。

为了降低加工成本，在普通数控铣床的基础上改造出了可倾斜主轴的数控铣床，其特点在于可以根据加工要求，在停机状态下将铣床的加工主轴倾斜，实现原本普通数控铣床无法完成的加工任务。这种可倾斜主轴数控铣床较五座标加工中心成本大大降低，但由于主轴倾斜，主轴与加工坐标系坐标轴不再平行，使得其中的数控加工方法与原普通数控铣床的加工方法不同，需要重新设计新的加工方法。普通数控铣床加工过程与可倾斜主轴数控铣床加工过程的主要区别在于：

(1)在数控加工中都是采用刀位点接触对刀点，普通数控系统中给出的刀位点坐标都是刀具轴线的顶端坐标，但可倾斜主轴数控铣床由于刀轴的倾斜，采用普通数控系统，会导致刀位点很难接触对刀点。

(2)在加工坐标系中，普通数控铣床刀具长度变化只涉及刀轴方向Z坐标，而可倾斜主轴数控铣床刀具长度的变化则要涉及到Z、X两个坐标。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术中缺乏可倾斜主轴数控铣床加工方法的问题，本发明提出了一种可倾斜主轴数控铣床的加工方法。

技术方案

本发明的目的是要提出一种可倾斜主轴数控铣床的加工方法，其中包括可倾斜主轴数控铣床刀位文件后置处理及刀具长度补偿方法。

本发明的技术方案为：

所述一种可倾斜主轴数控铣床的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：在机床上装夹待加工工件；按照加工要求将机床主轴绕机床坐标系Y方向倾斜，并采用正弦规验证倾斜角度；

步骤2：将数控系统中的刀位点由刀具刀尖点转换为刀具最低点，转换方法为：

a、平底刀：

b、球头刀：

c、环形刀：

其中，x′、y′、z′为刀具最低点在加工坐标系中的坐标，x、y、z为刀具刀尖点坐标，α为机床主轴绕机床坐标系Y方向的倾斜角度，加工坐标系三轴方向与机床坐标系三轴方向对应平行，r_刀为刀具半径，r₁为环形刀侧刃半径；

步骤3：在数控系统中进行刀具长度补偿：

步骤a：在机床主轴刀柄安装标准球，并将机床主轴刀柄沿机床坐标系Z方向移动，使标准球接触工件，在数控系统中读取机床控制点在机床坐标系中坐标(x₀，y₀，z₀)；

步骤b：在机床主轴刀柄安装刀具，并将机床主轴刀柄沿机床坐标系Z方向移动，使刀具接触工件，在数控系统中读取机床控制点在机床坐标系中坐标(x₁，y₁，z₁)；

步骤c：根据步骤a和步骤b得到的坐标，确定加工坐标系中Z方向的刀具长度补偿量为|z₁-z₀|，加工坐标系中X方向的补偿量为：球头刀：(z₁-z₀+r_球-r_刀)tanα；平底刀：(z₁-z₀+r_球-r_刀/sinα)tanα；环形刀：(z₁-z₀+r_球-r_刀/sinα+r₁/cosα-r₁)tanα；其中r_球为标准球半径；

步骤4：按照加工要求确定刀具加工的刀位点路径；