[发明专利]回转体工件的数控加工方法和装置

说明书

本发明提出了一种非圆曲面轮廓的拟合方法，用于回转体工件的数控加工，该回转体工件具有非圆曲面。方法包括：设置加工轨迹为圆弧，圆弧的所在平面平行且偏离回转体工件的轴线，基于非圆曲面的母线上的多个点由圆弧上的多个点分别旋转不同角度而得到，建立加工轨迹的参数与非圆曲面的母线轮廓之间的映射关系。本发明利用行走轨迹为圆弧的加工工具来加工非圆曲面轮廓，这降低了对加工工具控制的要求，并且使得加工误差更小。此外，本发明还提出了拟合装置、回转体工件的数控加工方法、数控加工装置、数控加工系统、计算设备、计算机可读存储介质、以及计算机程序产品。

技术领域

本发明涉及CNC数控加工领域，特别涉及非圆曲面轮廓的拟合方法和拟合装置、回转体工件的数控加工方法、数控加工装置、数控加工系统、计算设备、计算机可读存储介质和程序产品。

背景技术

CNC加工又称为数控加工，其使用数控加工语言进行编程控制，将工件加工成目标形状。在现有技术中，CNC加工中心需要先对已形成代码的直线、圆弧以及路径等数据信息进行解析，将其转化为实体特征并且以轮廓特征的形式予以呈现。随后加工中心的系统基于轮廓特征，计算得到加工工具的走刀路径。在加工过程中，加工工具从对刀点(或机床固定原点)开始运动，经过设定的加工路径，直至返回该点，从而结束加工程序所经过的路径，完成对工件的加工。

在工程应用领域，回转体工件的曲面有时是不规则的非圆曲面。这类非圆曲面的母线不是标准圆弧，其表面曲率逐渐变化，例如单叶双曲面、双曲抛物面、切线曲面等。在对这类非圆曲面轮廓进行拟合时，现有技术常采用空间几何和坐标变换，直接地构建非圆曲面的轮廓特征，这将导致回转体工件的空间轮廓模型十分复杂，其中包括大量参数，并且在绘制轮廓特征时需进行庞大的计算。此外，使用上述的CNC加工方法直接对回转体工件的曲面进行加工时，由于曲面的几何特征(如曲率)不断变化，加工工具的走刀路径也随之改变，这对加工工具的控制精度提出了非常高的要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了非圆曲面轮廓的拟合方法和拟合装置、回转体工件的数控加工方法、数控加工装置、数控加工系统、计算设备、计算机可读存储介质和程序产品，用于降低非圆曲面的加工难度和加工成本。

本公开的第一实施例提出了一种非圆曲面轮廓的拟合方法，用于回转体工件的数控加工，所述回转体工件具有所述非圆曲面，所述方法包括：设置加工轨迹为圆弧，所述圆弧的所在平面平行且偏离所述回转体工件的轴线，基于所述非圆曲面的母线上的多个点由所述圆弧上的多个点分别旋转不同角度而得到，建立所述加工轨迹的参数与所述非圆曲面的母线轮廓之间的映射关系。

在该实施例中，一方面，使用多个离散点来描绘非圆曲面母线的轮廓，以体现加工轨迹参数与母线轮廓之间的映射关系。这些离散点的位置坐标表达式较为简单、含参量少，使用这些离散点描绘母线轮廓时计算量小。另一方面，在利用行走轨迹为圆弧的加工工具对回转体工件进行加工时，降低了对加工工具控制的要求，加工误差更小。

本公开的第二实施例提出了一种非圆曲面轮廓的拟合装置，用于回转体工件的数控加工，所述回转体工件具有所述非圆曲面，所述装置被配置为执行上述的方法。

本公开的第三实施例提出了一种回转体工件的数控加工方法，回转体工件具有非圆曲面，所述方法包括：获取目标非圆曲面的目标母线信息；基于所述目标母线信息，并根据加工轨迹的参数与非圆曲面的母线轮廓之间的映射关系，确定用于实际加工中的加工轨迹的参数，基于所述用于实际加工中的加工轨迹的参数，生成数控机床的输入信息，以控制所述加工轨迹为圆弧对所述回转体工件进行加工，所述圆弧的所在平面平行且偏离所述回转体工件的轴线；其中，所述映射关系基于以下步骤得到：设置所述加工轨迹为所述圆弧，所述圆弧的所在平面平行且偏离所述回转体工件的轴线，基于所述非圆曲面的母线上的多个点由所述圆弧上的多个点分别旋转不同角度而得到，建立所述加工轨迹的参数与所述非圆曲面的母线轮廓之间的映射关系。