Способ обработки изделий с криволинейными поверхностями на станках с числовым управлением
Изобретение относится к станкостроению , в частности к технологии обработки на станках с ЧПУ. Цель изобретения - повышение производительности и расширение области применения за счет минимизации числа отрезков, образующих траекторию движения инструмента. Модель изделия устанавливают в зоне обработки станка. Измерительную Г1 ловку с наконечником устанавливают на рабочий орган станка. Наконечник непрерывно перемешают но поверхности модели по траектории, определяемой технологией обработки заготовки изделия. Последовательно ощупывают точки поверхности модели, определяют узловые точки, координаты которых выводят на программоноситель . Инструмент переметают по минимальному числу отрезков максимальной длины, соединяющих с соблюдением допуска на аппроксимацию узловые точки. Очередную узловую точку определяют в зависимости от соотношения свойств траектории в (-Й ощупываемой, /-1-й oniyiiaH- ной и предыдущей узловых точках. Для этого определяют на тра-ектории точку, в которой выполняется одно из соотношений (f,Yi - или (.:, и принимают ее за узловую, если II одной из пос.лелую1цих «и точке выполнено дополнительное условие v. .. где ф, основной угол, обра.юваиньй наклоном прямой, проходящей через предыдущую узловчю и /-Ю ощупываемую точку к одной И1 осей координат станка. 7; i- Y. или YI ,, V- .л - углы, определяемые и.( соотношений ., если 1. 7i« Yi(- I если . I), V2.. ei- -iH РЗ.). Y- .7ic -ii. ft -T P « Y iic-i - /(1, 2, . .i, ...n. Pik РЗ.И углы наклона к той же оси координат станка лучей, прохо- ДЯП1ИХ через предыдун1.ую узловую точку и точки, лежащие на расстоянии допуска аппроксимации по обе стороны от измеряемой траектории на прямой, ей перпендикулярной И пересекающей траекторию в точке Л . 4 ил. 4D (/) ОО ОО ел ОО
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51> 4
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО,ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4117979/25-08 (22) 04.07.86 (46) 15.02.88. Бюл. № 6 (71) Особое конструкторское бюро станкостроения (72) С. Ф. Гольдшмид, Л. Л. Лившиц и Г. П. Ханина (53) 621.91 (088.8) (56) ЕПВ заявка № 0068184, кл. В 23 К 7/02, 1982. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ
С КРИВОЛИНЕЙНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ УПРАВJlEHHF.Ì (57) Изобретение относится к станкостроению, в частности к технологии обработки на станках с ЧПУ. Цель изобретения -- повышение производительности и расширение области применения за счет минимизации числа отрезков, образующих траекторию движения инструмента. Модель изделия устанавливают в зоне обработки станка.
Измерительную головку с наконечником устанавливают на рабочий орган станка.
Наконечник непрерывно перемешают ио поверхности модели ио траектории, определяемой технологией обработки заготовки изделия. Последовательно ощупь>ваюз точки поверхности модели, определяют узловые
„„SU.„1373530 A 1 точки, координаты которых выводят на программоноситель. Инструмент переме;цают по минимальному числу отрезков максимальной длины, соединяющих с соблюдением допуска на аппроксимацикз узловыс точки. Очередную узловую точку определяют в зависимости от соотношения свойств траектории в i-й ощупываемой, > — 1-й ошуианной и предыдущей узлоBûх точкаx. 1ëÿ этого определяют на траектории точку, в которой выполняется одно из cooTHoiilcннй ((,)7(, ílH $,(7., и иринимакзз ее за узлс>вую, ееl>I и одной из после Idio!IIHx и и т(зчкс Г>у;.ст выполнено дополнительное ус.>инне 7 (7(... гдс ф -- основной Гол, об>раис>ва>>нь>и наклоном ирямои, ироходяшей через иреДЫДУЩУЮ УЗЛОВ Ю И >-Ю OIII ÏÛÂàO×Ó>(> тоЧКУ к очной из осей координат стан>;а. „7, или 7(„,; „- углы, определяемые из с<н>1ношений 7(к — — pl,, если pl lt(7((g (. 7(,=
=7I(k i . если 1)(„)7(,„ i), 7., =1>. „, если (12 (7)(t(— I) 72к — > 2(« — i >, с с ° чн Г>2 t(72lg — i
К= — 1, 2, . д, ...fl. Pt к 8>,у у глы наклони
ТоН же оси координат станка лучей, проходящих через иредыдуи>ую узловую точку и точки, лежащие на расстоянии допуска аппроксимации по обе стороны от измеряемой траектории на прямой. ей перпендикулярной и пересекающей траекторию в точке K. 4 ил.
Изобретение (>тн<гсит«я к техн< l<)r ии обработки и <лений на станках «Ч11У, т. е. на
«таНКаХ. В КотОРЬ<Х УПР()ВЛЕ(<И« ЛВИжЕНИЕМ ряб»чего Органа (инструмента) <н упц ствляется автоматически по.-:.. ."и пяч апра()ле)<ия, формируечым устройством управлении соответствии с зяпи< анной ня нр»гряммоносителе управляк) щей ирогря м л«)й. ((ель изобретения — повыпп ни« произвоЛительности и расширение Области применения способа зя счет минимизации числа отрезков, Образуюгцнх тря«кторию дниж< ния инструмента при одновременной максимизации ллин этих отрезков с соблюленнеч зяланного лопуска на отклонение их точек от идеальной кривой, и «оответствуюшего уменьшения числа точек, координаты которых поллежат записи ня программоносител ь.
На фиг. приведена функциональная схема станка с блоками, необходимыми для реализации способа; на фиг. 2 процесс перемещения наконечника измери тельной головки по поверхности модели; на фиг. 3— геометрическая интерпретация послеловательности выбора узловых точек; на фиг. 4-пример алгоритма работы вычислительного устройства, реализующего расчетную часть способа. г,но«об включае «лелуюи(и< о< ионные тЕхн»ЛО ИЧЕСКИЕ ЭтяПЫ.
11«рвь и этап -- формирование упрявляк)нц и чр<)граммы. <)н включает у«гя<<онку на с. «Иок в зо <е обработки чод«ли изделия, ycT;)r<(!r)Ky на ряб" <ий Орган . танка измерительной головк:1 с наконечник«M, непрерывное i)<. ð«ì«ùåíè«íi)K()r<«÷;; i<ê;. измери(л ЬН»й ГО;«. <)КИ ПО НОВЕ«Х Н<)("< И МОЛ«ЛИ ПО
Tf ;.)<.ктории, оп!н леляемо(те",íîëîãèåé обработки заготовки изделия, <.(нлеловятельно«ощупывание при п»моп(и нак<н ечника измери. сльной головки точек поверхности
Мол< Л«, ЛЕжЯШИХ На тп:-)ЕКтОРН«,яижЕНИЯ
> я к»печника, оп реле ««H! «: к<л)!<ли < я т ошупывя< чих точек, ьыпол.«. Ие l< йе;вии по
3H,l ««H<)ìó алг,<ритму с целью выявления уЗЛ< НЫХ тОЧ(К И ВЫ е Л Коордният ПОСЛ; ЛНИХ ня программ»«:., Нте.<ь.
I3 rnpo эта и — зя м(н:l молели за " говк<)й излелин и у с гя н»вкя на t танке p<) жу(пего инструмента.
Третий этап — Обрябо<ка зя<»з<.н);<и путем переме<цения инструмен. я по причолиl Усгройство (фиг. 1) содержит станок в зоне обработки которого ня рябо « м органе 2 у<тяновленя модель 3 аналогично (<му, как ус янявливает«я зяготоякя изделия перед началом обработки. < тапок имеет также рабочий opr àH 4, к котор»му крепят«H измерительная головка с няко(- чником 6, я ня период Обрябо<ки яго)овки-5 55 ре,(кущий инструмент (например фреза). Для измерения положения рабочих органов 2 и 4 станок 1 оснащен лятчиками 7 и 8 положения. (1ереме<иение рабочих органов 2 и 4 »суп(ествляется приводами 9 и 10. Выходы Лятчиков измерительной головки 5 (на фиг, 1 эти датчики не показаны) и датчиков 7 и 8 положения соединены с входами вычислителя 11, который связан с пультом 12 операт»ра и устройством 13 вывода управляющей программы на прогряммоноситель. Г по(г)б осу щ< ствл яется следующим образо(и. Модель 3 закрепляют на рабочем органе 2 станка 1 тяк, что оси модели параллельны соответствуH)ill,Hì осям заготовки. 3а нулевое положение наконечника, принимают его свободное положение. За начальную точку отсчета принимают начало базовой системы координат станка. Выбирают подвижную< систему коорлинат, оси которой параллельны осям базовой системы коорди.нат, а начало коорлинат лежит в точке пересечения осей датчиков измерительной головки 5. Выбирают траекторию перемещения наконечника измерительной головки по поверхности мсдели и соответствии с заданной технологией обработки заготовки. Непрерывно (плавно) перемешяк)т рабочий орган 4, несущий измерительнук) головку 5, таким образом, чтобы наконечник 6 перемещался по поверхности модели вдоль выбранной траектории. 11п мере перемен(ения наконечника 6 измеряют положение рабоч "го органа 4 в базовой системе коо!),(инат. В те же моменты вр(мен и измеря<от в полви жной системе координат отклонения наконечника 6 <(T его <<улсBol.о положения. Час ота измер ний определяется временем машинной обработки информации в вычислителе 11 (в современных вычислительных устр«йствах т()ебуемое время — микросекунды, т. е. измерения практически непрерывны). Попарно суммируют величины, измеренные относительно параллельных осей базовой и подвижной систем координат. Результатом суммирования являются координаты х„ (;, теку<них точек а, тряектори« перемещения наконечника измерительной головки: х,= — х„, +х„, (1) Указа«ное действие иллюстриру(тся фиг. 2. ((осле кажeuro определения ощупываемой точки а, в вычислителе 11 оценивают ее г еометрические свой(тва по отношению к <)редылушей теку< ьеи и прелшествуюшей х 3. 108oH точкам ..)та Оцен к(1 I! pot!BI«), (It t (>< с X÷»òoì донмска 3<Впрок»имании IIHB(. рхности издел IH и ) отнон!ению к новсрхн(к Ill модели. ll,;зя этОГО В каж;(Г>й тек<> tki(è oil(>EI,IBB(мой точке а, онредег!HK)T Осногц!Ой у <ол (( углы )1> „(1, и у> „т> ... Основной у! Г>л <1, это угол наклона прямой, проходя(и< и чер» < точку и, и предн!»ствующую узловук> точку А, < (фиг. )) к оси Л баdо(3ой системь координат станка. Здесь и далее все углы измеряются относительно оси Л против часовой стрелки. Для расчета основного угла Ц,— Ц, х,— х (2} где х, i, ((, i — координаты нредшествук)щей узловой точки Л, Углы р<, и р>, — это углы наклона лучей, нроходя(цих через предшествук)шую узлоBvto точку Л,, и точки, лежа!цие на расстоянии допуска аппроксимации D но огн стороны от измеряемой траектории на прямой, ей IIBðïåíäèêóëÿðíîé и пересекающей траекториx) в точке а,. Здесь и далее (ОГ! с индексом 1 больше аналогично!о угла с индексом 2 (например I1<,)j3.,). Для расчет 1 углов ()>, и 13, В вычислителе 11 по ta j3,,=;>ã»(j) Х,— 0В!(1а- Л, l у, — Г) со.1-.а, — у < <(»",. ==;! r«(<) Х, + О. !31и,— Х, I/< — (/,, где ч,=((гс((; Х,— Х, Уi.ihl у, ным хг,!ам 11О.1 МЧЕН и (>, (>tl p(. тел яют»31 tlo а также углам С. 1 (. ;(Х |О I! (И М, . О I И < (. (К И М 7 «. O()TH i )1>< l НО шениям если )3<, у< „ ЕС:IИ )><,)",«, > )( (5) (с. I и I), ))> с<„, (j, у<, или (l,(; И Ill)H f В на мят)< ВЬ!Ч И(, 1 ит(,зя KOOp1 tt lt(t Tt)l < -It Ot I(3 наННОИ (<) th(1 ВО.Iможн((Я « 1<)f ЕСЛИ Í(3 К;(К<>й-!Elf<><, (E> Ii()», I<. ll K ill(и < Н(7 pl: < .есзи (3с (7>,, где у« „, и у,„<, аналогичны»< „у,, но Он рсдс.тены В ((- 1 ) -и ott(3 нан1<Ои точке. Каждую 1-тую Ощунываемук) г<)чку проверяют на возмо кн<)с Гь превран(ения е» в узловуK). 1»!я этого В ка к,ц)й точк(Itp()13(ряют условия tli.1 и;1 »"ХI ВИЯМ (t)) I! I>IEI().(НЯ((СЯ 3»,1(>HH< 5 .1Г)иная 1(<)(.1».(<>!i: i! . (>но< 1ь .(< и тн
ОНРЕД(Л(НИИ Х З.l()B!>ii > ihlt ИМ(Г»1» 1<.,(К>(ИИИ I еомегричсский с.".<ысл ()(нонн<>й у(О, <, o;!1(,l(,!Я() нак.l(>1<,11 (3НН()ОК(:ИХII!РХК>(и(! (» 1(. «>l I j)I>< K IÎÐÈÈ I1Р(kI1i(СTEI<, Ю I (< È 3. 1< >и< >И 1<) (1(1 НOИ Оltl О !!ыва»мои т<>чки (на фи(,) ог 1, 1 то «,) Разность углов р<, и (3,, пред.1анля»з собой геометрическое мес(<) лучей. Исходя lllHx из нредше(твуюшей узловой I()÷hè и <)тстояших От даннои ошупыва(мои точки ! 5 на расстоянии, мс нь(н(м дону»ка а(!Нроксимации. Разность y(. IOB 1> < < tt 1,, НР<..l(T;En tkf(T собой геометрическое меcTo луч»и, и»холин(их из цре.(ше«твх юн(ей :3.!oBoè (<>чки от ToHI(IHx от Вс»х ошунанны; т<>!e к. Hii ll<20 ная (. (Ip(.(ы.(х lи»й х <.Iot3()H и кончая T< Kx Ill< и 0 Ill хи ы Ва (мОII, Н it p:1»»T fI <СК;> (<НИРОI СИХ!ИИИИ. )T() ВИ IH() HB Bt 11! - .!H»f»я Обн(ая (н»ресс как)и(аяся) <аст р;! 2> tl()(. Г и 3 I,(О и 1> и j3 11Я I B II !lot! ott(< II ь(B « 3I<>If ТОЧКИ >I ДЛЯ ВССK ТОЧЕК (ОНВ НВННЫК I М(.КДУ IIP< .(Н!Е»1(<Х K)lll»é УЗ. I(>HO!I 11 Д;(НН <>II(»!(ЫВ;!(х«>й 1;>кн;! ()()1)I3зо(1. 1(<>к,> .1< > 1 Н<,l<. +,,E < 3 Q B EI Г P I 1 j>i! 31!()<., 1 X I E<> B >, 11 и <. 1l O, It>. 3() B ii T I l.! и iE 1Il1 P () h » LI H Ill< II l j).l < l O р и и н » l II(. и . ™ (ОЛ и >i< З < и T ()(< )!< EllII<. .::, И;1;3,11 I! > ,l. IItIftK (!Инроксимирун>н(«го <>I р< i < >, l i>h< > 3 I <) I, E <, 1 1>Ы ХО.(ит „3 lt j><,(<, I IK j>,!; Ii<)(I I 35 (t) 1 ), ГО (E! Ii1!:3 Л <> It(<, lit I B,l< м(>я I O 11ðH Ii(,1ь!и ин!Гм .(Внж Il 4О вновь возврашаегся н ра 3>н>(1 I> l I.!<>B и >,. В этом (л час з(1 фи к» tf p(>I "fО IKkt l же HB <. ЧИТаеТ(.я Возх<ожkl<)И < 3.1<)B<» координаты <» не хранят и нро ((>,! к,>к>1 .(tiki rh(ние након»чника lo». !».(K>ill(I <> t 45 НГниЯ Ус(овин (! ) )3О (3торОЙ сит\ i3 ll t! i! .1< I Л, < >. E teal! >(I1(В ХО;ГИТ В PB IНОСТЬ 3 I I(>ti, tl >, II (I М . эта разно Tb из угла Выроrh,(il(.1< я и (т. е. выполни»тся условие (7) ) . 1 lil <1>и< :1:< нна Я с ИТх а ИИЯ 110hB.IB liit В l (> lh<. (1„) I <) 5() О <н,(ча "(, >ГО отрезок <, <(l. ».(и><» гн(н ный и максим;(льный ll(> св()(lt 1.!HE<« >тр».«>к. ОТ(. ТОЯ 1!(И И lli3Я с !!РедшесГBÓK)H((и з. I<>B<)H, и;! P;l»» >! Н И и, Не бо. l t>III(хl .((>II « Л,> 1!11(р<)Л< H м < ((<1!! B(>.I<1Ожн(1Ч < < IОВ;IЯ Г() к;1. < < 5 5 fl p It В 1 Il< > 1 lt I! If H X, ;, > „ II >I (!, (,,"1 > 1,<, и lt I <.1() B (>il 1 l p< >ll(< !!Ill))< к м ;ll lit lt 1;! II!Ill>< 1 »Н < ill! I;<.!! 1!< ><Он L <.!<>1< >И I<» 1373530 ЕСЛИ PI „ОУ«„ если рг,>,)уг,< — >1 72.4=(если $2, (>г <„ I) Форму.ги изобретения Ллгорит работы вычислителя I I, реализ> ющего расчеты и логические действия по выражениям (1) — (7), представлен на фиг. 4. Ilo окончании измерения (т. е. движения наконечника измерительной головки Но всей заданной траектории) на программоносителе будут зафиксированы координаты всех узловых точек, определяющих траекторию движения инструмента при обработке заготовки. Этап формирования управляющей программы включает также запись на программоноситель технологической информации, обуславливающей процесс обработки детали (например, скорость перемещения, включение и выключение вращения инструмента, коррекции на радиус и длину инструмента и др.) . .Эту информацию вводят с пульта 12 оператора до начала или в процессе перемещения наконечника 6 измерительной головки 5 по модели 3. После изготовления управляющей и рограммы модель 3 снимают с рабочего органа 2 и вместо нее закрепляют заготовку, подлежащую обработке. На рабочем органе 4 вместо измерительной головки 5 закрепляют инструмент, например фрезу. Рабочий орган 4 ставят в положение, соответствую<цее координатам первой узловой точки, и далее перемещают llo (игналам, .1 ичаемым с нрограммоноситсля. по прямо. IHH(йиым отрезкам, последоиитслш<о < оед) няк)щим узловые точки, координаты коТо;Äbi)(.1 веден ы н а п рог ра м мо <1 ос 111<,1ь. Ка кдый: l резок имеег максимально l() Г(ЛЬСТВО ПОЗ I<).IH(T QI>(. ËÈ×HTÜ < KOPO< I i, ИИ».1,> и иыиода информ:illliI, уменьшить вероятн >сть сбоев при иво;<е и выводе информации и существенно р«сширить диапазон номенклатуры и разм "ры дет а, 1(. й, которые можно 06p36<)T;ITI, . ии )ом же объеме программоносителя. Способ обработки изделий с крин<>. инейными поверхностями на станк;Ix с ч>I(ловым управлением, включающий >,сlHHollh) модели в зоне обработки станка, i< IHHHHh на рабочий орган станка изме1»1) е.<ьн >й головки с наконечником, непрерыв 1<>(ие1 .M(.щение наконечника измерительной п>л< и5 35 ки по поверхности мод< 111 по траектории, определяемой технол; г е:.< обработки заготовки изделия, после;,: .".1 т< льное ощупывание при помощи након, <<ика измерительной головки точек поверхно . и х<одели, лежащих на траектории движен<(я н)конечника, определение координат таких точек и вывод координат на программоноситель, замену модели заготовкой изделия и измерительной головки режущим инструментом, перемещение инструмента, управляемое сигналами с программоносителя, по л(маной кривой с заданной точностью, аппроксимирующей траекторию движения измерительной головки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и расширения области применения способа за счет уменьшения числа точек, координать< ко1орых выводят на программоноситель, и оптимизации траектории движения инструмента, последний перемещают по минима.lt.íoìó числу отрезков максимальной дл)11 ы, соединяющих с соблюдением допуска 1<а аппроксимацию точки траектории, принимаемые за узловые, причем за первую узловую точку принимают первую точку, координаты которой определяют в момент начала движ< ния по траектории, а каждую очередную узловую точку определяют в зависимости от (оотношеция свойств траектории в каждой i-и ощупываемой, предыдущей l- 1 ощу<>и<<ной и предыдущей узловых точках, для чего определяют на траектории точку, и которой удовлетворяется одно из соотношений ")>1,а = K— = 1,2,...i, ...и р<, рг,, — углы наклона к той же оси координат станка лучей, проходящих через предыдущую узловую точку и точки, лежащие на расстоянии допуска аппроксимации по обе стороны от измеряемой траектории на прямой, ей перпендикулярной и пересекаю. щей траекторию в точке h., а на программоноситель выводят координаты только узловых точек. I (I I ! ! ! ! ! li, n Ajr gri l373530 Составитель В Алексеенко Редактор И. Касарда Тетред И. Верес Корректор А. Обручар Заказ 360/) () Гираж 920 Подписное ВНИИПИ Государственного кочите, а <.<. (.i во делам изобретений и открытий i! 3035. Москва, Ж- -35, Ра) шскаи наб., д. 4/5 Производственнl)-полиграфическое предприятие. г Ужгород, ул. Г!роектнаи. 4
