本发明专利技术公开一种悬索桥索鞍曲线型鞍槽的加工方法，用四坐标联动数控镗铣床加工，其数控加工程序的编写步骤如下：１）工件立面为ＸＺ平面；工件平面为ＸＹ平面；工作台旋转中心坐标为（０，０）；工作台每次旋转度数ａ；工件圆弧半径Ｒ１；平面夹角β；２）Ｘ、Ｚ坐标确定：设工件立面圆弧中心坐标为（Ｐ１，Ｐ２），该圆弧中心围绕机床工作台中心的旋转半径Ｒ＝（Ｐ１↑［２］＋Ｐ２↑［２］）↑［１／２］，旋转起始角ａ０＝ａｒｔＳＩＮ（Ｐ１／Ｐ２）；工作台旋转ａ角度后，工件圆弧中心的坐标为［Ｒ＊ＳＩＮ（ａ０＋ａ），Ｒ＊ＣＯＳ（ａ０＋ａ）］，刀具加工坐标为［Ｒ＊ＳＩＮ（ａ０＋ａ），（Ｒ１－Ｒ＊ＣＯＳａ）］；３）Ｙ坐标确定：工作台旋转ａ角度后，工件圆弧中心在Ｘ轴向移动距离为Ｒ＊ＳＩＮａ，对应Ｙ轴移动距离为Ｒ＊ＳＩＮ（ａ０＋ａ）＊ＴＡＮβ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及悬索桥索鞍的加工技术，具体说，涉及索鞍曲线型鞍槽的加工方法。肖靴*在现代桥梁建设中，悬索桥由于跨越能力大、抗震性能好、外型美观，已经 成为大跨度桥梁的首选桥型。悬索桥索鞍的鞍槽有两种形状 一种是直线型，即鞍槽垂直投影线为直线； 另一种是曲线型，鞍鞍槽垂直投影线为曲线。直线型索鞍容易加工，而曲线型索 鞍加工难度很大，须用四坐标联动数控镗铣床，即X、 Y、 Z轴加旋转轴，用计算 机三维软件自动生成数控加工程序，方可加工曲线型鞍槽。但计算机三维软件是 国外开发的软件，进口价格极其昂贵，导致索鞍加工成本偏高，桥梁造价高。另外，用计算机三维软件自动生成的数控加工程序，当因故加工中断时，要 重新对刀非常困难。
技术实现思路
本专利技术的目的，是提供一种悬索桥索鞍鞍槽的加工方法。该方法无须用计算 机三维软件生成数控加工程序，而是人工编程，以降低加工成本。 本专利技术的技术解决方案是一种，配置一台四坐标联动数控镗铣床， 将索鞍置于该镗铣床的工作台上，并使索鞍底平面与工作台面垂直，刀具从法向 对被加工面进行切削，由该镗铣床控制系统预存的数控加工程序控制切削过程， 加工出曲线型鞍槽；在切削之先，根据索鞍与工作台的相对位置，编写数控加工3程序，用该程序控制切削过程；所述数控加工程序的编写步骤如下1) 设定参数工件立面为XZ平面；工件平面为XY平面；工作台旋转中心坐标为(0， 0); 工作台每次旋转度数a;工件圆弧半径R1;平面夹角e;2) X、 Z坐标确定利用数控设备的寻边器，测量出工件圆弧中心坐标(Pl， P2)，该圆弧中心围绕机床工作台中心的旋转半径R = (Pl2+P22) 1/2，起始角 aO=artSIN(Pl/P2);工作台旋转a角度后，工件圆弧中心的坐标为P^SIN (a0+a)， R*COS (aO+a)]，则加工处X、 Z坐标为[I^SIN (aO+a)， (Rl-R*COSa)];3) Y坐标确定工作台旋转a角度后，工件圆弧中心在X轴向移动距离为 R* SIN (aO+a)，对应Y轴移动距离，即Y坐标为R* SIN (aO+a) *TANP ;所述数控加工程序编制后，用计算机进行调试、仿真，无误后通过数控传输 软件传至机床，利用机床自带的仿真软件再次仿真模拟。所述工件在工作台安装就位后，用机床寻边器找出工件立面圆弧中心位置， 代入其坐标P1、 P2的参数值，试切无误后，再进行切削加工。本专利技术的技术效果上述鞍槽三维空间曲线法向加工技术，打破了传统的空间三维曲线加工依赖 计算机三维软件编程的限制，通过人工编程，成功地实现了索鞍曲线型鞍槽的数 控加工，有效地解决了大型笨重工件空间三维曲线加工中的系列复杂问题，使加 工简单化、通用化，是一项适用、经济的新技术。用本专利技术编写的程序，当因故加工中断时，重新对刀简便，只需重新输入参 数的初始值，即可自动对刀。附图说明图l是本曲线型鞍槽索鞍的结构示意图，其中 图l-a是曲线型鞍槽索鞍的主视图； 图l-b是图l-a的俯视图。图2是本方法的原理示意图(工件立面圆弧中心与机床工作台旋转中心重合的理想状态)，其中图2-a是旋转后索鞍侧面坐标示意图； 图2-b是旋转后索鞍鞍槽面坐标示意图。图3是本方法的坐标变换原理示意图(工件立面圆弧中心与机床工作台旋转中心不重合的实际状态)，其中 图3-a是旋转前索鞍侧面坐标示意图； 图3-b是旋转前索鞍鞍槽面坐标示意图； 图3-C是旋转后索鞍侧面坐标示意图； 图3-d是旋转后索鞍鞍槽面坐标示意图。具体实施例方式在说明本方法之前，有必要先介绍索鞍的结构，以便更好地理解本专利技术。参见图1 (图l-a，图l-b):曲线型鞍槽的索鞍具有三个重要参数，即索鞍 立面圆弧半径Rp鞍槽的曲率半径R2，鞍槽曲线的平面夹角e。索鞍鞍槽为被 加工面，加工时，该面与机床工作台面垂直。不难看出，鞍槽型线是典型的三维 空间曲线，必须使用四坐标联动数控镗铣床才能加工。以往，是用计算机三维5轴软件自动生成数控加工程序，由于计算机三维5 轴加工软件是国外开发的软件，进口价格极其昂贵，故索鞍加工成本偏高。而且， 用该程序加工，当因故加工中断时，要重新对刀非常困难。本专利技术不用计算机三维5轴软件自动生成数控加工程序，而是人工编写数控 加工程序，能够等效地完成曲线型鞍槽加工，降低加工成本。人工编程的核心内容是建立数学模型，定义坐标系。显然，解决问题的关键在于数控加工程序应始终以工作台的旋转中心为基 点，引入旋转角度变量，获得刀具运动轨迹。数学模型将工件围绕立面圆弧圆心旋转，保持刀具轴线始终经过立面圆弧5圆心，旋转角度设为自变量，每加工完一角度后，程序角度自动^l环、递增，计 算对应的各轴坐标值，连续旋转形成的刀具轨迹即为鞍槽法向轮廓，从而实现鞍 槽法向加工。如果机床旋转中心能与工件立面圆弧中心重合，即可以机床旋转中心为程序 原点，此程序非常简单X轴坐标始终为0， Z轴坐标始终为圆弧的半径R， Y轴坐标为R*sina*tane 如图2-a，图2-b所示。事实上，工件(索鞍)立面圆弧的半径都很大，其圆心位置在工件形体外， 受旋转工作台尺寸限制，同时因工件外型大、笨重找正非常困难，无法保证机床 旋转中心与工件立面圆弧中心重合，如何建立机床旋转中心与工件立面圆弧中心 的逻辑关系，成为此程序的难点和关键。参见图3-a，图3-b，图3-c，图3-d，经分析，工件一旦在工作台定位，工件 圆弧中心和旋转工作台中心的位置关系就确定，工作台旋转，圆弧中心就围绕工 作台旋转中心旋转，已知旋转角度，旋转半径，即可计算其旋转后的位置坐标值， 将此坐标值代入前面，问题就迎刃而解。鞍槽程序坐标变量计算1) 设定参数工件侧立面为XZ平面；工件鞍槽面为XY平面；工作台旋转中心坐标为(0，0);工作台每次旋转度数a;工件圆弧半径R1;平面夹角P ;2) X、Z坐标确定利用数控机床的寻边器，测量出工件圆弧中心坐标(P1，P2)，该圆弧中心围绕机床工作台中心的旋转半径R = (Pl2+P22) 1/2，起始角 aO=artSIN(Pl/P2);工作台旋转a角度后，工件圆弧中心的坐标为[I^SIN (a0+a)， R*COS (aO+a)]，则加工处X、 Z坐标为[R承SIN (aO+a)， (Rl-R*COSa)];3) Y坐标确定工作台旋转a角度后，工件圆弧中心在X轴向移动距离为 R*SIN (aQ+a)，对应Y轴移动距离，即Y坐标为R承SIN (aO+a) *TAN0 。概言之，本专利技术的特点是，用工件立面圆弧与Z轴的2个夹角作为程序起始 和终止条件，旋转角度a作为循环变量，X、 Y、 Z变量作为加工点，编制加工程6序。附程序源代码如下 N5 GOO G90 G80 G40 N15 G53 N20 Z0N25 P25=100 P19=10 P20=0 P25=P25-P19 P07=0 P23=125 P17=9N65 P00=36. 685 TO8=0.100 P09=13. 315 P15=15.175 P18=14800 P21=3200N75 P04= 39.134 P06=3638+P25 P14=-219. 5—P23 P10=P18—P14N125 P01=0 P02=-2000 N本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种悬索桥索鞍曲线型鞍槽的加工方法，配置一台四坐标联动数控镗铣床，将索鞍置于该镗铣床的工作台上，并使索鞍平面与工作台面垂直，由该镗铣床控制系统预存的数控加工程序控制切削过程，加工出曲线型鞍槽；其特征在于，在切削之先，根据索鞍与工作台的相对位置，编写数控加工程序，用该程序控制切削过程；所述数控加工程序的编写步骤如下： １）设定参数 工件立面为ＸＺ平面；工件平面为ＸＹ平面；工作台旋转中心坐标为（０，０）；工作台每次旋转度数ａ；工件圆弧半径Ｒ１；平面夹角β； ２）Ｘ、Ｚ坐标确定：利用数控设备的寻边器，测量出工件圆弧中心坐标（Ｐ１，Ｐ２），该圆弧中心围绕机床工作台中心的旋转半径Ｒ＝（Ｐ１↑［２］＋Ｐ２↑［２］）↑［１／２］，起始角ａ０＝ａｒｔＳＩＮ（Ｐ１／Ｐ２）；工作台旋转ａ角度后，工件圆弧中心的坐标为［Ｒ＊ＳＩＮ（ａ０＋ａ），Ｒ＊ＣＯＳ（ａ０＋ａ）］，则加工处Ｘ、Ｚ坐标为［Ｒ＊ＳＩＮ（ａ０＋ａ），（Ｒ１－Ｒ＊ＣＯＳａ）］； ３）Ｙ坐标确定：工作台旋转ａ角度后，工件圆弧中心在Ｘ轴向移动距离为Ｒ＊ＳＩＮ（ａ０＋ａ），对应Ｙ轴移动距离，即Ｙ坐标为Ｒ＊ＳＩＮ（ａ０＋ａ）＊ＴＡＮβ。...
【技术特征摘要】
1.一种悬索桥索鞍曲线型鞍槽的加工方法，配置一台四坐标联动数控镗铣床，将索鞍置于该镗铣床的工作台上，并使索鞍平面与工作台面垂直，由该镗铣床控制系统预存的数控加工程序控制切削过程，加工出曲线型鞍槽；其特征在于，在切削之先，根据索鞍与工作台的相对位置，编写数控加工程序，用该程序控制切削过程；所述数控加工程序的编写步骤如下1)设定参数工件立面为XZ平面；工件平面为XY平面；工作台旋转中心坐标为(0，0)；工作台每次旋转度数a；工件圆弧半径R1；平面夹角β；2)X、Z坐标确定利用数控设备的寻边器，测量出工件圆弧中心坐标(P1，P2)，该圆弧中心围绕机床工作台中心的旋转半径R＝(p12+P22)1/2，起始角a0＝artSIN(P1/P2)；工作台旋转a角度后，工件圆弧中心...
【专利技术属性】
技术研发人员：王安顺，赵鹏贤，
申请(专利权)人：四川天元机械工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]
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