專利名稱：具有刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)各軸的坐標(biāo)值計(jì)算出刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值，根據(jù)該計(jì)算出的刀具中心點(diǎn)的軌跡判斷加工面的形狀。在日本特開平9-69003號(hào)公報(bào)中公開有用于避免因刀具半徑補(bǔ)償而導(dǎo)致的干擾的補(bǔ)償矢量的計(jì)算方法的技術(shù)。此外，在日本特開昭63-257003號(hào)公報(bào)中公開有涉及刀具半徑補(bǔ)償矢量的計(jì)算方法的技術(shù)。在5軸加工機(jī)中，能夠根據(jù)各軸的坐標(biāo)值計(jì)算刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值，根據(jù)該計(jì)算出的刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算刀具軌跡。但是，由于在實(shí)際的加工中存在刀具半徑的影響， 所以如圖6所示，球頭立銑刀這樣的刀具22的刀具中心點(diǎn)220的軌跡的形狀和實(shí)際加工點(diǎn)的軌跡的形狀不一致，刀具中心點(diǎn)220的軌跡的形狀和被加工物的加工面的形狀未必一致。在使用了數(shù)值控制裝置的加工中，一般是進(jìn)行考慮了刀具半徑的影響的補(bǔ)償，通過同時(shí)取得刀具半徑補(bǔ)償矢量和各軸的坐標(biāo)值，能夠計(jì)算出與加工面的形狀更相近的軌跡。在實(shí)際加工中，由于刀具半徑的影響，刀具中心點(diǎn)的軌跡的形狀與加工面的形狀不一致。雖然能夠根據(jù)各軸的坐標(biāo)值計(jì)算出刀具中心點(diǎn)的軌跡，但是存在難于計(jì)算出加工面的形狀的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是鑒于所述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種數(shù)值控制裝置，該數(shù)值控制裝置具有通過使用由數(shù)值控制裝置管理的刀具半徑補(bǔ)償矢量來顯示實(shí)際加工點(diǎn)的軌跡的功能。本發(fā)明的數(shù)值控制裝置，為了達(dá)成所述目的，具有顯示通過多個(gè)驅(qū)動(dòng)軸控制刀具以及被加工物的位置和姿態(tài)并且進(jìn)行加工的機(jī)床的刀具軌跡的刀具軌跡顯示功能。并且， 該數(shù)值控制裝置具備指令部，其輸出與所述各驅(qū)動(dòng)軸對(duì)應(yīng)的位置指令；驅(qū)動(dòng)軸控制部，其按照從所述指令部輸出的位置指令來控制驅(qū)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)；坐標(biāo)值取得部，其取得所述各驅(qū)動(dòng)軸在各時(shí)刻的坐標(biāo)值；刀具中心坐標(biāo)值計(jì)算部，其根據(jù)通過所述坐標(biāo)值取得部所取得的各軸的坐標(biāo)值來計(jì)算刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值；刀具半徑補(bǔ)償矢量取得部，其取得連接各時(shí)刻的刀具中心點(diǎn)和實(shí)際加工點(diǎn)的刀具半徑補(bǔ)償矢量；實(shí)際加工點(diǎn)計(jì)算部，其根據(jù)通過所述刀具中心坐標(biāo)值計(jì)算部計(jì)算出的刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值、和通過所述刀具半徑補(bǔ)償矢量取得部所取得的刀具半徑補(bǔ)償矢量，來計(jì)算實(shí)際加工點(diǎn)的坐標(biāo)值；以及實(shí)際加工點(diǎn)顯示部，其顯示通過所述實(shí)際加工點(diǎn)計(jì)算部計(jì)算出的實(shí)際加工點(diǎn)的軌跡。本發(fā)明通過具備以上的結(jié)構(gòu)，就能提供一種數(shù)值控制裝置，該數(shù)值控制裝置具有通過使用由數(shù)值控制裝置管理的刀具半徑補(bǔ)償矢量來顯示實(shí)際加工點(diǎn)的軌跡的功能。


圖1是說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式的功能框圖。圖2是作為由圖1的數(shù)值控制裝置控制的機(jī)床的一個(gè)例子的、刀具頭旋轉(zhuǎn)型的5 軸加工機(jī)的外觀立體圖。圖3是將圖2的5軸加工機(jī)的刀具作為球頭立銑刀，說明刀具半徑補(bǔ)償矢量的圖。圖4是說明本發(fā)明的具備刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式的概要圖。圖5是表示圖4的數(shù)值控制裝置執(zhí)行的顯示處理的算法的流程圖。圖6是說明刀具中心點(diǎn)軌跡和實(shí)際加工點(diǎn)軌跡的圖。
具體實(shí)施例方式圖1是說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式的功能框圖。數(shù)值控制裝置10按照加工程序(未圖示)控制機(jī)床20，對(duì)被加工物(在圖1中未表示)進(jìn)行加工。指令部11讀取該加工程序，對(duì)該讀取的加工程序中記載的模塊進(jìn)行解析來生成移動(dòng)指令，將生成的移動(dòng)指令發(fā)送到驅(qū)動(dòng)軸控制部12。當(dāng)在加工程序中記載有刀具半徑補(bǔ)償指令時(shí)，在指令部11中計(jì)算刀具半徑補(bǔ)償矢量。然后，將補(bǔ)償了刀具半徑補(bǔ)償矢量的量后的移動(dòng)指令從指令部11發(fā)送到驅(qū)動(dòng)軸控制部12。驅(qū)動(dòng)軸控制部12根據(jù)從指令部11發(fā)送來的移動(dòng)指令、和來自機(jī)床20的機(jī)構(gòu)部中具備的各軸(機(jī)床的X、Y、Z、A、B這5軸)的電動(dòng)機(jī)21x、21y、21z、21A、21B的位置反饋信息(未圖示)，沿著加工程序的加工路徑移動(dòng)機(jī)床的刀具。刀具半徑補(bǔ)償矢量取得部13取得在指令部11中計(jì)算出的刀具半徑補(bǔ)償矢量的數(shù)據(jù)，將該取得的刀具半徑補(bǔ)償矢量的數(shù)據(jù)發(fā)送到實(shí)際加工點(diǎn)計(jì)算部16。驅(qū)動(dòng)軸控制部12如前所述，根據(jù)移動(dòng)指令和來自各軸的電動(dòng)機(jī)21x、21y、21z、 21A、21B的位置反饋信息(省略圖示)，運(yùn)算各軸的當(dāng)前位置，存儲(chǔ)在當(dāng)前位置寄存器(未圖示)中。坐標(biāo)值取得部14取得在驅(qū)動(dòng)軸控制部12的當(dāng)前位置寄存器中存儲(chǔ)的各軸的當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)，將取得的各軸的當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)發(fā)送到刀具中心點(diǎn)坐標(biāo)值計(jì)算部15。刀具中心點(diǎn)坐標(biāo)值計(jì)算部15根據(jù)從坐標(biāo)值取得部14發(fā)送來的各軸的當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)來計(jì)算刀具中心點(diǎn)坐標(biāo)值，將計(jì)算出的刀具中心點(diǎn)坐標(biāo)值的數(shù)據(jù)發(fā)送到實(shí)際加工點(diǎn)計(jì)算部16。實(shí)際加工點(diǎn)計(jì)算部16根據(jù)從刀具半徑補(bǔ)償矢量取得部13發(fā)送來的刀具半徑補(bǔ)償矢量的數(shù)據(jù)和從刀具中心點(diǎn)坐標(biāo)值計(jì)算部15發(fā)送來的刀具中心坐標(biāo)值的數(shù)據(jù)，計(jì)算通過在機(jī)床20上安裝的刀具22 (參照?qǐng)D2、圖3)實(shí)際加工被加工物的實(shí)際加工點(diǎn)的位置的數(shù)據(jù)，將該計(jì)算出的實(shí)際加工點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送到實(shí)際加工點(diǎn)顯示部17。實(shí)際加工點(diǎn)顯示部17根據(jù)實(shí)際加工點(diǎn)的數(shù)據(jù)，在實(shí)際加工點(diǎn)顯示部17中具備的液晶顯示裝置等顯示裝置中顯示實(shí)際加工點(diǎn)軌跡。然后，使用圖2說明刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算。圖2是刀具頭旋轉(zhuǎn)型的5軸加工機(jī)的一例的外觀立體圖。圖2的5軸加工機(jī)具有直線軸X軸、Y軸以及Z軸，和旋轉(zhuǎn)軸A軸以及B軸。將在時(shí)刻t的這5軸的坐標(biāo)分別設(shè)為χ (t)、y (t)、ζ (t)、a (t)、b (t)。將應(yīng)該通過刀具22加工的被加工物安裝在工作臺(tái)23上。通過驅(qū)動(dòng)直線軸X軸、Y軸以及Z軸、和旋轉(zhuǎn)軸A軸以及B 軸，刀具22的中心點(diǎn)220(參照?qǐng)D3)相對(duì)于在工作臺(tái)23上載置的被加工物24(參照?qǐng)D3) 相對(duì)地移動(dòng)。如果將具有刀具頭旋轉(zhuǎn)型機(jī)械結(jié)構(gòu)的5軸加工機(jī)的2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(A軸、B軸)的旋轉(zhuǎn)中心的軸的交點(diǎn)設(shè)為M(參照?qǐng)D3)，考慮固定在被加工物對(duì)上的坐標(biāo)系并適當(dāng)?shù)厝≡c(diǎn)， 則能夠以(x(t)、y(t)、z(t))來表示點(diǎn)M的坐標(biāo)。并且，如果將從點(diǎn)M到刀具中心點(diǎn)220的長度設(shè)為L，將刀具22朝正下方的位置設(shè)為A軸以及B軸的基準(zhǔn)位置(原點(diǎn))，那么刀具中心點(diǎn)220的坐標(biāo)值(PosX (t)、PosY (t)、PosZ (t))通過以下的式子來進(jìn)行計(jì)算。PosX(t) = χ (t)+LX cos (a(t)) Xsin(b(t))PosY(t) = y(t)+LXsin(a(t))PosZ (t) = ζ (t) -LXcos (a (t)) X cos (b (t))然后，使用圖3說明刀具半徑補(bǔ)償矢量。圖3表示將圖2的5軸加工機(jī)的刀具22 作為球頭立銑刀的例子。在刀具22和被加工物M的切削面的位置關(guān)系中，如圖3所示，刀具中心點(diǎn)220和實(shí)際的切削點(diǎn)的實(shí)際加工點(diǎn)2M僅離開刀具半徑的量，連接這兩點(diǎn)220、224的矢量成為刀具半徑補(bǔ)償矢量222。刀具半徑補(bǔ)償矢量222 —般是切削面的法線方向的矢量，在通過加工程序進(jìn)行加工時(shí)，在計(jì)算各軸的位置指令時(shí)考慮刀具22的刀具半徑來計(jì)算刀具半徑補(bǔ)償矢量222，以使切削點(diǎn)成為加工程序中的那樣。另外，刀具半徑補(bǔ)償矢量的計(jì)算方法如所述的日本特開昭63-257003號(hào)公報(bào)中記載的一樣，是現(xiàn)有的公知的技術(shù)事項(xiàng)，所以省略詳細(xì)的說明。圖4是說明本發(fā)明的具備刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式的概要圖。 處理器CPUl 11按照存儲(chǔ)在ROMl 12中的系統(tǒng)程序來控制整個(gè)數(shù)值控制裝置10。在 RAMI 13中存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)或輸入輸出信號(hào)。在非易失性存儲(chǔ)器114中存儲(chǔ)的各種數(shù)據(jù)即使在切斷電源之后仍然原樣保存。圖形控制電路115將數(shù)字信號(hào)變換為顯示用的信號(hào)，提供給顯示裝置116。鍵盤 117是具有數(shù)值鍵、字符鍵等的用于輸入各種設(shè)定數(shù)據(jù)的單元。軸控制電路118從CPUlll 接收各軸的移動(dòng)指令，分別輸出到對(duì)應(yīng)的軸的伺服放大器119。這些伺服放大器119接收該移動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)床20中具備的對(duì)應(yīng)的伺服電動(dòng)機(jī)(未圖示)。這些構(gòu)成要素經(jīng)由總線 121相互連接。PMC(可編程機(jī)床控制器 Programmable Machine Controller) 122 在執(zhí)行加工程序時(shí)，經(jīng)由總線121接收T功能信號(hào)(刀具選擇指令)等。然后，用順序程序處理該接收到的信號(hào)作為動(dòng)作指令而輸出，控制機(jī)床20。此外，從機(jī)床20接收狀態(tài)信號(hào)，將必要的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到CPUlll。進(jìn)一步，在總線121上連接有功能根據(jù)系統(tǒng)程序等而變化的軟件鍵123、將NC數(shù)據(jù)發(fā)送到存儲(chǔ)裝置等外部設(shè)備的接口 124。該軟件鍵123與顯示裝置116以及鍵盤117 — 起設(shè)在顯示裝置/MDI (手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入Manual Data Input)面板125上。該顯示裝置116 相當(dāng)于圖1中說明的實(shí)際加工點(diǎn)顯示部17，通過使用數(shù)值控制裝置管理的刀具半徑補(bǔ)償矢量，來顯示實(shí)際加工點(diǎn)的軌跡。圖5是表示通過圖4所示的數(shù)值控制裝置10執(zhí)行的本發(fā)明的顯示處理的算法的流程圖。以下，按照各步驟進(jìn)行說明。步驟Si取得時(shí)刻信息t以及與該時(shí)刻信息t相對(duì)應(yīng)的各軸的坐標(biāo)值。步驟S2計(jì)算時(shí)刻信息t時(shí)的刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值。步驟S3取得時(shí)刻信息t時(shí)的刀具半徑補(bǔ)償矢量的數(shù)據(jù)。步驟S4根據(jù)時(shí)刻信息t時(shí)的刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值的數(shù)據(jù)和刀具半徑補(bǔ)償矢量的數(shù)據(jù)，計(jì)算實(shí)際加工點(diǎn)的數(shù)據(jù)。步驟S5顯示實(shí)際加工點(diǎn)的軌跡。步驟S6判斷加工是否結(jié)束或顯示是否結(jié)束，在判斷為“是”時(shí)結(jié)束該顯示處理， 在判斷為“否”時(shí)轉(zhuǎn)移到步驟S7。步驟S7等待取得實(shí)際加工點(diǎn)的軌跡的數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間經(jīng)過后返回步驟Si，繼續(xù)該顯示處理。
權(quán)利要求
1. 一種具有刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置，所述刀具軌跡顯示功能用于顯示通過多個(gè)驅(qū)動(dòng)軸控制刀具以及被加工物的位置和姿態(tài)并且進(jìn)行加工的機(jī)床的刀具軌跡，所述數(shù)值控制裝置的特征在于，具備指令部，其輸出與所述各驅(qū)動(dòng)軸對(duì)應(yīng)的位置指令；驅(qū)動(dòng)軸控制部，其按照從所述指令部輸出的位置指令來控制驅(qū)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)；坐標(biāo)值取得部，其取得所述各驅(qū)動(dòng)軸在各時(shí)刻的坐標(biāo)值；刀具中心坐標(biāo)值計(jì)算部，其根據(jù)通過所述坐標(biāo)值取得部所取得的各軸的坐標(biāo)值來計(jì)算刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值；刀具半徑補(bǔ)償矢量取得部，其取得連接各時(shí)刻的刀具中心點(diǎn)和實(shí)際加工點(diǎn)的刀具半徑補(bǔ)償矢量；實(shí)際加工點(diǎn)計(jì)算部，其根據(jù)通過所述刀具中心坐標(biāo)值計(jì)算部計(jì)算出的刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值、和通過所述刀具半徑補(bǔ)償矢量取得部所取得的刀具半徑補(bǔ)償矢量，來計(jì)算實(shí)際加工點(diǎn)的坐標(biāo)值；以及實(shí)際加工點(diǎn)顯示部，其顯示通過所述實(shí)際加工點(diǎn)計(jì)算部計(jì)算出的實(shí)際加工點(diǎn)的軌跡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置。通過取得被數(shù)值控制裝置驅(qū)動(dòng)的各驅(qū)動(dòng)軸在各時(shí)刻的坐標(biāo)值來計(jì)算刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值。取得連接該計(jì)算出的各時(shí)刻的刀具中心點(diǎn)和實(shí)際加工點(diǎn)的刀具半徑補(bǔ)償矢量。然后，根據(jù)計(jì)算出的刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)值和所取得的刀具半徑補(bǔ)償矢量，來計(jì)算實(shí)際加工點(diǎn)的坐標(biāo)值并在顯示裝置上顯示實(shí)際加工點(diǎn)的軌跡。
文檔編號(hào)G05B19/4103GK102163049SQ20111004012
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月18日
發(fā)明者巖下平輔, 手塚淳一, 置田肇 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社