機(jī)器的cam集成cnc控制的制作方法
【專利摘要】用于計算機(jī)數(shù)控(CNC)設(shè)備的系統(tǒng)和方法一個包括被配置成用于輸入CAD文件(101)并輸出CAM文件(801)的CNC集成計算機(jī)輔助制造(CAM)控制器(701)以及一個被配置成用于輸入CAM文件(801)并針對一個或多個伺服控制器(501，502)的集合中的至少一個伺服控制器輸出至少一個命令的CAM集成CNC控制器(901)。
【專利說明】機(jī)器的CAM集成CNC控制
[0001]
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本申請要求2012年6月19日提交的第61/661，458號臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該臨時專利申請的內(nèi)容出于所有的目的通過引用結(jié)合于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明在其若干實施例中總體上涉及計算機(jī)輔助制造(CAM)系統(tǒng)和計算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)器，并且具體地涉及通過CAM系統(tǒng)的機(jī)床程序生成與通過CNC控制器和伺服控制器的機(jī)床軸控制的集成。
[0005]背景
[0006]“零件程序”是通過CAM系統(tǒng)生成的機(jī)器語言的程序。CAM系統(tǒng)是在計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)設(shè)計(即，零件的幾何設(shè)計)和CNC機(jī)器規(guī)格之間的接口。第一 CNC控制器使用被稱為EIA/IS0 6983的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器代碼，S卩，G-碼和M-碼程序。此標(biāo)準(zhǔn)在今天仍然廣泛使用。然而，在此標(biāo)準(zhǔn)中存在多個缺點。第一，實質(zhì)上是就線(GOl)、圓(G02和G03)和快速橫向位移(GOO)方面對刀具軌跡的描述。對于復(fù)雜的零件，例如，三維(3D)零件，可能需要用小的GOl線使樣條曲線離散和近似，然后通過CNC重組這些線以形成新的樣條曲線。第二，由于坐標(biāo)必須寫下在文本文件中的事實，存在精度問題。第三，CNC操作員為了他或她的方便而以一種CAM系統(tǒng)內(nèi)在地未知的方式更改速度和進(jìn)給率，這可能導(dǎo)致效率低下。
[0007]為了處理這些問題已經(jīng)做了很多努力。創(chuàng)建新標(biāo)準(zhǔn)14649STEP-NC (STEP-NC)，意圖是替換舊標(biāo)準(zhǔn):EIA/IS0 6983。STEP-NC的目標(biāo)是以與機(jī)器無關(guān)的形式成為刀具路徑的廣泛描述，包括公差，從而使得仍然可以在CNC上改變和測量刀具路徑。然而，這是相當(dāng)不可能的，因為刀具路徑原則上是“刀具運動”。因此，刀具路徑始終與機(jī)器幾何形狀和機(jī)器的物理限制鏈接。ISO標(biāo)準(zhǔn)(即，G-碼和M-碼)僅僅是坐標(biāo)和進(jìn)給率，而STEP標(biāo)準(zhǔn)具有作為切刀的基本策略的文件員指定幾何形狀和所希望的精度。然而，仍然要靠CNC( S卩，STEP CNC)將此信息轉(zhuǎn)化成切刀速度和進(jìn)給率。STEP方法沒有考慮到刀具路徑不僅僅是幾何形狀，而且還是刀具路徑，即，沿著路徑移動的刀具。所有機(jī)器具有某些區(qū)域或方向，在這些區(qū)域或方向，刀具路徑可能是困難的，并且不能獨立于機(jī)器生成刀具路徑。
[0008]解決這些問題的另一種努力是通過橋接CAM計算機(jī)和CNC控制器之間的接口直接計算CAM系統(tǒng)中的伺服控制器命令。然而，這種解決方案不是最優(yōu)的，因為不可能改變CNC上的速度，即，CNC覆寫功能。此方法的作者和/或發(fā)明人認(rèn)為操作員不應(yīng)該再改變機(jī)器上的速度。然而，由于零件被機(jī)加工的方式，靜態(tài)速度是不可行的。在該ISO標(biāo)準(zhǔn)中，進(jìn)給率是通過F命令指定的，并且理想地來源于包含為特定的材料分類和相應(yīng)刀具驗證過的速度的切削數(shù)據(jù)庫。當(dāng)使用新材料時，必須改變速度。此外，針對某些曲率，應(yīng)適配速度。取決于正在使用的CNC機(jī)器，CNC機(jī)器的動態(tài)可能不允許切削數(shù)據(jù)庫中的針對有待機(jī)加工的曲率指定的進(jìn)給率。針對這些原因，每個零件應(yīng)首先理想地以低速執(zhí)行。然后，該速度可以基于操作員的經(jīng)驗在功能中以小的增量增加。在某些情況下，例如，大量生產(chǎn)，可以優(yōu)化零件超過任何現(xiàn)有CAM系統(tǒng)，并且可以測試高于100%的速度。小的切削問題甚至可以通過操作員改變機(jī)器上的速度和切削條件而被優(yōu)化。
[0009]解決這零部件程序發(fā)送到CNC機(jī)器之前在CAM系統(tǒng)中驗證該機(jī)加工零件程序。其他變化提供了 CNC軟件離線的模擬。這種方法的缺點在于因為有如此多的CNC參數(shù)有待設(shè)置，所以可能從來不保證該模擬是否與機(jī)器上的CNC系統(tǒng)真正完全相同。因此，當(dāng)在CNC機(jī)器上執(zhí)行時，驗證后的離線模擬仍然可能引起問題。
[0010]最后，解決這些問題的努力涉及到將CAM軟件放在與CNC相同的處理單元上。在某些版本中，兩個單元可以在同一處理器上運行。有人建議通過位于CNC處理器上的CAD-解釋器閱讀CAD文件。然后，此解釋器將生成一個運動對象，即，包含刀具路徑和刀具軌跡信息兩者的文件。這是對EIA/IS0 6983代碼接口的改進(jìn)，但是其既著手處理也沒有CNC的針對編程刀具路徑的不可預(yù)測行為。
[0011]概述
[0012]示例性系統(tǒng)實施例可以包括計算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包括:一個CNC集成計算機(jī)輔助制造(CAM)控制器，其中，該CNC集成CAM控制器被配置成用于接收一個計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)文件并且輸出至少一個CAM文件；以及一個CAM集成CNC控制器，其中，該CAM集成CNC控制器可以被配置成用于:接收該至少一個CAM文件并且針對一個或多個伺服控制器的一個集合中的至少一個伺服控制器輸出至少一個命令。在某些實施例中，一個用戶可以通過該CAM集成的CNC控制器的一個用戶接口修改以下各項中的至少一項:所接收的CAM文件和所輸出的針對該至少一個伺服控制器的至少一個命令。在附加系統(tǒng)實施例中，該CNC集成CAM控制器可以被配置成用于通過該CAM確定以下各項中的至少一項:刀具速度、刀具加速度和至少一個伺服電機(jī)電流。在附加系統(tǒng)實施例中，該CAM集成CNC控制器可以被配置成用于通過該CAM控制以下各項中的至少一項:刀具速度、刀具進(jìn)給率和刀具加速度。在附加系統(tǒng)實施例中，在該CNC集成CAM控制器中的至少一個機(jī)器參數(shù)可以對應(yīng)于該CAM集成CNC控制器的至少一個機(jī)器參數(shù)。在附加系統(tǒng)實施例中，該CAM集成CNC控制器可以被進(jìn)一步配置成用于:通過該CAM顯示以下各項中的至少一項:一項針對至少一個切削刀具的實時限制；以及針對該實時限制的至少一項可替代的刀具路徑策略。在附加系統(tǒng)實施例中，該實時限制可以是一項對切削速度的限制。在附加系統(tǒng)實施例中，該實時限制可以由一個運動學(xué)參數(shù)確定模塊設(shè)置，該模塊被配置成用于設(shè)置以下各項中的至少一項:每個伺服軸的最大速率和每個伺服軸的最大加速度。在附加系統(tǒng)實施例中，針對這些伺服控制器中的至少一個伺服控制器的所述用戶修改的該至少一個命令的輸出可以包括以下各項中的至少一項:進(jìn)給暫停命令功能、循環(huán)啟動命令功能和覆寫命令功能。在附加系統(tǒng)實施例中，該CAM集成CNC控制器可以通過以下各項中的至少一項來接收來自該CNC集成CAM控制器的該至少一個CAM文件的輸出:LAN連接和存儲器設(shè)備。在附加系統(tǒng)實施例中，該至少一個CAM文件可以包括一個存儲的CAM設(shè)計。
[0013]示例性方法實施例可以包括一種修改計算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)器的方法，該方法可以包括:集成一個CNC控制器，該控制器可以被配置成用于用一個計算機(jī)輔助制造(CAM)系統(tǒng)確定速度、加速度和伺服電機(jī)電流，其中，該CNC集成CAM系統(tǒng)可以被配置成用于接收一個計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)文件并且輸出至少一個CAM文件；集成一個CAM系統(tǒng)，該系統(tǒng)被配置成用于用一個CNC控制器編輯一個CAM文件，其中，該CAM集成CNC控制器可以被配置成用于接收該至少一個CAM文件并且針對一個或多個伺服控制器的一個集合中的至少一個伺服控制器輸出至少一個命令；并且通過該CAM集成的CNC控制器的一個用戶接口修改以下各項中的至少一項:所接收的CAM文件和所輸出的針對該至少一個伺服控制器的至少一個命令。附加方法實施例可以進(jìn)一步包括確定一個或多個伺服控制器的一個或多個參數(shù)，其中，可以將所確定的該一個或多個現(xiàn)有伺服控制器的一個或多個參數(shù)輸入該CNC集成CAM系統(tǒng)和該CAM集成CNC控制器內(nèi)。
[0014]示例性方法實施例還可以包括一種方法，該方法包括:輸入來自一個計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)文件的一個幾何形狀；通過一個計算機(jī)數(shù)控(CNC)集成計算機(jī)輔助制造(CAM)系統(tǒng)定義一個沿著一條路徑移動的刀具；通過該CNC集成CAM系統(tǒng)創(chuàng)建一個或多個特征和一項或多項相關(guān)聯(lián)操作的一個集合；通過該CNC集成CAM系統(tǒng)執(zhí)行一項或多項模擬，其中，該一項或多項模擬是使用一個集成虛擬機(jī)模擬器執(zhí)行的，該虛擬機(jī)模擬器利用一個運動學(xué)參數(shù)確定模塊和一個插補(bǔ)與分配模塊；以及通過該CNC集成CAM系統(tǒng)確定一個CAM文件，該確定可以基于這些輸入、定義、創(chuàng)建和執(zhí)行步驟的一次迭代循環(huán)。在附加方法實施例中，該運動學(xué)參數(shù)確定模塊可以保護(hù)一個或多個伺服放大器的一個集合以保證不超過物理限制。在附加方法實施例中，插補(bǔ)與分配模塊可以保證通過將準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)表示形式用作該CAM集成CNC控制器就不會出現(xiàn)精度損失。
[0015]附圖簡要說明
[0016]可以通過示例而不對附圖中的圖進(jìn)行限制的方式展示實施例，并且在附圖中:
[0017]圖1在聞級流程圖中描繪了現(xiàn)有技術(shù)CAM系統(tǒng)和CNC控制器；
[0018]圖2在功能框圖中描繪了現(xiàn)有技術(shù)CNC控制器；
[0019]圖3描繪了有問題的刀具路徑的透視圖，示出了刀具空間和機(jī)器空間；
[0020]圖4在高級流程圖中描繪了集成CAM和CNC系統(tǒng)的示例性實施例；
[0021]圖5在功能框圖中描繪了示例性CNC集成CAM系統(tǒng)；以及
[0022]圖6在功能框圖中描繪了示例性CAM集成CNC控制器。
[0023]詳細(xì)說明
[0024]圖1在高級流程圖中描繪了現(xiàn)有技術(shù)CAM系統(tǒng)(201)和CNC控制器(401)的一般環(huán)境。由CAD系統(tǒng)生成的CAD文件(101)是CAM系統(tǒng)(201)的一般輸入。在某些情況下，可以將CAD數(shù)據(jù)輸入到CAM系統(tǒng)(201)中。這種系統(tǒng)還可以提供基本CAD功能。
[0025]CAM系統(tǒng)(201)的主要目的是將包含關(guān)于零件的幾何信息的CAD文件(101)轉(zhuǎn)換成包含針對具體CNC機(jī)器的順序命令的機(jī)器命令文件(301)。該機(jī)器命令文件(301)還可以被稱為刀位文件。機(jī)器命令文件(301)可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器碼(例如，EIA/IS0 6983標(biāo)準(zhǔn))來編寫。
[0026]在某些情況下，可以由虛擬機(jī)床模擬器(202)檢查機(jī)器命令文件(301)。此驗證過程可以保證所生成的代碼將在CNC機(jī)器上有效，并且這種模擬的優(yōu)勢在于可以避免后續(xù)在機(jī)器上驗證的需要，該驗證取決于所使用的CNC機(jī)器和有待驗證的零件的復(fù)雜性。在機(jī)器上驗證會產(chǎn)生大量非切削時間或死時間，并且因此在某些環(huán)境中是令人不希望的。然后，機(jī)器命令文件(301)可以例如通過USB連接或LAN連接輸入到CNC控制器(401)中。
[0027]CNC控制器(401)基于操作員的指示處理機(jī)器命令文件(301)。操作員可以發(fā)出進(jìn)給暫停(601)命令、循環(huán)啟動(602)命令或速度覆寫(603)命令。CNC本身了解所有的機(jī)器限制并決定最終速度、進(jìn)給率和加速度。這些決定生成針對伺服控制器(501，502)中的至少一個的命令。
[0028]圖2在功能框圖中描繪了現(xiàn)有技術(shù)CNC控制器(401)的內(nèi)容的附加細(xì)節(jié)。這種CNC控制器(401)可以包含兩個處理器:一個第一處理器(425)和一個第二處理器(426)?？梢栽谇度胧江h(huán)境下的較舊的微型控制器中找到這些處理器(425，426)，而當(dāng)今的PC架構(gòu)可以是工業(yè)PC的形式。先進(jìn)的設(shè)計可以用不同的操作系統(tǒng)在一臺工業(yè)PC上做兩種任務(wù)。第一處理器(425)可以處理人機(jī)接口(MMI)。第一處理器(425)中的模塊可以包括CNC顯示器(410)和CNC程序編輯器(411)。第二處理器(426)可以將包含在機(jī)器命令文件(301)中的機(jī)器命令代碼處理轉(zhuǎn)化成可以被發(fā)送至伺服控制器(501，502)中的至少一個的采樣命令。第二處理器(426)中的模塊可以包括運動學(xué)參數(shù)確定(421)模塊和插補(bǔ)與分配(422)模塊。運動學(xué)參數(shù)確定模塊(421)可以是保護(hù)伺服放大器和整個CNC機(jī)器的物理元件，以保證不超過物理限制。此外，運動學(xué)參數(shù)確定模塊(421)保證該機(jī)器有質(zhì)量地移動和切削，并且基于CNC參數(shù)集合，例如每個伺服軸的最大速度和每個伺服軸的加速度。
[0029]圖3描繪了有問題的刀具路徑(300)的透視圖，示出了刀具空間(305)和機(jī)器空間(307)。刀具路徑不僅僅是幾何形狀，而且還是刀具路徑，S卩，沿著路徑移動的刀具。所有機(jī)器都具有刀具路徑難于導(dǎo)航的區(qū)域或方向。由于要求的刀具定位和對實現(xiàn)這些刀具位置變化的相應(yīng)CNC機(jī)器限制，在圖3中到刀具(303)的端點的平滑刀具路徑成為機(jī)器空間中的一個問題。
[0030]圖4在高級流程圖中描繪了集成CAM和CNC系統(tǒng)的示例性實施例。該CAM系統(tǒng)是CNC集成CAM系統(tǒng)(701)?，F(xiàn)在，虛擬機(jī)模擬器(707)集成在CAM系統(tǒng)(701)內(nèi)。雖然CNC模擬器在現(xiàn)有技術(shù)中僅僅被用作可選指示器時(202，圖1)，但它目前被集成到CNC集成CAM系統(tǒng)(701)內(nèi)。CNC控制器是CAM集成CNC控制器(901)。CAM集成CNC控制器(901)的輸入是CAM文件(801)，該文件可以包括一個或多個用于存儲CAM設(shè)計的CAM文件。進(jìn)給暫停(601)命令、循環(huán)啟動(602)命令和覆寫(603)命令的CNC功能也是可用的。
[0031]事實上，所有的CNC機(jī)器可以配備本系統(tǒng)。在某些實施例中，只要現(xiàn)有的CNC機(jī)器和現(xiàn)有的伺服控制器的參數(shù)被輸入到CNC集成CAM系統(tǒng)(701)中，可以用此系統(tǒng)改進(jìn)現(xiàn)有的CNC機(jī)器并且可以保留現(xiàn)有的伺服控制器。在本示例性實施例中，CNC集成CAM系統(tǒng)(701)和CAM集成CNC控制器(901)是配對的。其結(jié)果是，將不執(zhí)行用不正確的CNC數(shù)據(jù)生成的刀具路徑。
[0032]示例性實施例包括CAM系統(tǒng)與CNC系統(tǒng)的完全集成，該CNC系統(tǒng)包括:(a) CNC功能的集成，這些功能確定CAM系統(tǒng)內(nèi)的速度、加速度和伺服電機(jī)電流；以及(b)在CNC系統(tǒng)上的CAM編輯功能的集成。在此示例性實施例中，速度、進(jìn)給率和加速度不再由CNC而是由CAM系統(tǒng)控制。相應(yīng)地，CNC集成CAM系統(tǒng)(701)中的機(jī)器參數(shù)可以針對每個具體的CNC機(jī)器進(jìn)行微調(diào)。這樣做時，無論何時新特征被編程進(jìn)入CNC集成CAM系統(tǒng)(701)中，該系統(tǒng)的限制是已知的。
[0033]在此示例性實施例中，沒有要求存儲機(jī)器命令文件(301，圖1和2)，例如，G-碼。從CNC集成CAM系統(tǒng)(701)中，用戶或操作員可以直接存儲對象，作為CAM文件(801)。然后，此CAM文件(801)可以被發(fā)送到CAM集成CNC控制器(901)，其中，用戶在CAM集成CNC控制器(901)上和在CNC集成CAM系統(tǒng)(701)上將具有相同可用的軟件。相應(yīng)地，用戶可以如在離線CNC集成CAM系統(tǒng)(701)中一樣在CAM集成CNC控制器(901)中改變結(jié)果程序的任何部分。在此示例性實施例中，CNC集成CAM系統(tǒng)(701)和CAM集成CNC控制器(901)可以在同一處理器上，并且兩者之間的接口不再是機(jī)器命令文件(301，圖1和2)，而是軟件結(jié)構(gòu)。這保證了高度可能的精度，因為保留了如CAD/CAM系統(tǒng)設(shè)計的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)形式。
[0034]示例性實施例將CAM集成CNC控制器(901)的準(zhǔn)確CNC運動學(xué)計算集成到CNC集成CAM系統(tǒng)(701)中；并且將CNC集成CAM系統(tǒng)(701)的CAM功能和數(shù)學(xué)運算集成到CAM集成CNC控制器(901)中。這樣做時，CNC集成CAM系統(tǒng)(701)不再輸出機(jī)器命令文件(301，圖1和2)，而是在一個或多個正版CAM文件(801)中保存編程刀具軌跡。然后，這些CAM文件(801)可以被具有集成CAM模塊的CNC控制器閱讀:CAM集成CNC控制器(901)。
[0035]在刀具的每次選擇和/或CAM特征的編程時，準(zhǔn)確的CNC運動學(xué)是可用的，并且可以在該點比較一個或多個選項。由反向伺服軸引起的切削標(biāo)記的生成可以立即在CAM程序中顯示。該CAM系統(tǒng)可以在該點指示切削速度的限制。如果達(dá)到了限制，用戶可以做出反應(yīng)并選擇一項或多項可替代的刀具路徑策略。在此示例性實施例中，運動學(xué)計算的所有者不再是CNC控制器，而是CNC集成CAM系統(tǒng)(701)。因為CAM軟件和CNC軟件兩者在CNC機(jī)器上都是可用的，所以完成了此內(nèi)容。
[0036]可以離線生成的編程軌跡然后通過網(wǎng)絡(luò)(例如，LAN連接)或存儲器設(shè)備(例如，USB記憶棒)被轉(zhuǎn)移到CNC機(jī)器。以機(jī)器命令語言寫下此編程軌跡。而是，其被存儲在一個或多個CAM文件(801)中，由此記錄所有設(shè)計特征、選項、選擇等。所有這些項仍然可以通過CAM集成CNC控制器(901)在CNC機(jī)器上被更改。
[0037]如果用戶沒有進(jìn)行更改，則CAM集成CNC控制器(901)將按照編程沒有任何速度變化或加速度變化準(zhǔn)確地執(zhí)行預(yù)期軌跡。如果用戶為了更好的切削性能而決定改變運動學(xué)，用戶可以使用CAM編輯功能或CNC覆寫(603)功能。
[0038]在常規(guī)CAM系統(tǒng)中，機(jī)器命令文件(301，圖1和2)被固有地限制于以某一精度寫下坐標(biāo)。此精度通常在0.0lmm和0.0Olmm之間。然而，在原始CAD文件(101，圖1)中，那些值可以小于0.0lmm和/或0.0Olmm,這會引起小誤差。此誤差是精度的一半,例如,0.005mm或0.0005_。小塊長度是具有小間隔的點，例如，0.1_。指定小塊長度可能由于離散化而導(dǎo)致塊定向的突然變化。如果這些點由常規(guī)CNC機(jī)器執(zhí)行，則塊速度不增加并且刀具的位置發(fā)生跳躍改變。在5-軸CNC機(jī)器中，這種刀具定向的突然變化會導(dǎo)致顫動，即，刀具的振動，伴隨著相應(yīng)的工件誤差。
[0039]在本實施例中的軌跡執(zhí)行過程中，CAM集成CNC控制器(901)可以使用如CNC集成CAM系統(tǒng)(701)所采用的準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)表示形式。這種表示形式可以是線、圓、η次多項式或任何其他數(shù)學(xué)函數(shù)。通過此過程，不需要考慮精度損失。當(dāng)在CNC集成CAM系統(tǒng)(701)內(nèi)以數(shù)學(xué)方式準(zhǔn)確地編程復(fù)雜形狀時，可以精確地制造這些復(fù)雜形狀。
[0040]圖5在功能框圖中描繪了示例性CNC集成CAM系統(tǒng)(701)。在此實施例中，虛擬機(jī)模擬器(707)被集成到CNC集成CAM系統(tǒng)(701)中。在圖1的現(xiàn)有技術(shù)中，虛擬機(jī)模擬器(202，圖1)用于檢查所發(fā)出的機(jī)器命令文件(301，圖1和2)，并且如果發(fā)現(xiàn)錯誤，整個過程必須重做。在本示例性實施例中，虛擬機(jī)模擬器(707)如CAM集成CNC控制器(901，圖4和6) —樣可以訪問相同的軟件、相同的CNC參數(shù)和相同的運動學(xué)參數(shù)確定(921)。無論何時特征被編程在CNC集成CAM系統(tǒng)(701)中，然后可以使用針對運動學(xué)參數(shù)確定(921)的邏輯。這樣做時，可以用與CAM集成CNC控制器(901，圖4和6)中可用的相同的邏輯模擬每個CAM特征，并且每個特征在物理上會是正確的。在圖1和2的現(xiàn)有技術(shù)中，CNC控制器(401，圖1和2)僅僅是一個從切削數(shù)據(jù)庫定義速度和進(jìn)給率的幾何機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)有零件程序包含以線和圓的坐標(biāo)指定的刀具路徑和使用兩個表面之間的橫截面的計算結(jié)果的樣條:來自CAD系統(tǒng)的刀具半徑和以數(shù)學(xué)方式定義的表面。計算和存儲這些點會導(dǎo)致信息丟失。本系統(tǒng)使這些表面留在它們的原始形式直到CNC的執(zhí)行器需要有待計算的新點。在本示例性實施例中，運動學(xué)確定(921)被集成到CNC集成CAM系統(tǒng)(701)中。CNC集成CAM系統(tǒng)(701)從CAD文件(101)輸入幾何形狀(702)。然后，在一次迭代循環(huán)中，CNC集成CAM系統(tǒng)(701)定義和/或?qū)氲毒?703)、創(chuàng)建一個或多個特征(704)、進(jìn)行一項或多項操作(705)并執(zhí)行一項或多項模擬(706)，其中，這些模擬(706)使用集成虛擬機(jī)模擬器(707)，該集成虛擬機(jī)模擬器(707)使用運動學(xué)確定(921)模塊和插補(bǔ)與分配(422)模塊。一旦完成該過程，CNC集成CAM系統(tǒng)(701)輸出CAM文件(801)。
[0041]只要CNC集成CAM系統(tǒng)(701)包含用于相應(yīng)CNC機(jī)器的完整CNC參數(shù)和CNC軟件，示例性CNC集成CAM系統(tǒng)(701)就可以輸出用于不止一個CNC機(jī)器的零件程序，并且相應(yīng)的CNC機(jī)器包括CAM集成CNC控制器(901，圖4和6)。
[0042]圖6在功能框圖中描繪了 CAM功能性集成到CAM集成CNC控制器(901)中的示例性實施例。CAM文件(801)可以由CAM集成CNC控制器(901)閱讀。本示例性CAM文件(801)可以包含比典型的機(jī)器命令文件(301，圖1和2)更多的信息?？梢杂门c在CNC集成CAM系統(tǒng)(701，圖4和5)上相同的方式在CAM集成CNC控制器(901)上編輯刀具路徑軌跡的每個方面。用戶可以通過CAM和CNC顯示器(910)和CAM編輯器(911)使用機(jī)器的麗I來編輯刀具路徑軌跡。運動學(xué)參數(shù)確定(921)模塊保護(hù)伺服放大器和整個CNC機(jī)器以保證不超過物理限制。插補(bǔ)與分配(422)模塊可以使用如CAM集成CNC控制器(901)本身準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)表示形式。由此，可以保證沒有精度損失。從CAM集成CNC控制器(901)中的插補(bǔ)與分配(422)模塊，可以發(fā)出針對伺服控制器(501，502)中的至少一個的命令。相應(yīng)地，進(jìn)給暫停(601)、循環(huán)啟動(602)和覆寫(603)能的CNC特定操作員功能全都仍然可以被利用。
[0043]考慮的是可以對上述實施例的特定特征和方面作出各種組合和/或子組合，但其仍然落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。相應(yīng)地，應(yīng)認(rèn)識到所披露的實施力的各個特征和方面可以相互組合或彼此替換以便形成本披露發(fā)明的不同模式。進(jìn)一步地，旨在于此通過示例披露的本發(fā)明的范圍不應(yīng)受到上述具體披露的實施例的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種計算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng)，包括: 一個CNC集成計算機(jī)輔助制造(CAM)控制器，其中，該CNC集成CAM控制器被配置成用于接收一個計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)文件并且輸出至少一個CAM文件；以及一個CAM集成CNC控制器，其中，該CAM集成CNC控制器被配置成用于: 接收該至少一個CAM文件；以及 針對一個或多個伺服控制器的一個集合中的至少一個伺服控制器輸出至少一個命令； 其中，一個用戶通過該CAM集成CNC控制器的一個用戶接口可以修改以下各項中的至少一項:所接收的CAM文件和所輸出的針對該至少一個伺服控制器的至少一個命令。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該CNC集成CAM控制器被配置成用于通過該CAM確定以下各項中的至少一項:刀具速度、刀具加速度和至少一個伺服電機(jī)電流。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該CAM集成CNC控制器被配置成用于通過該CAM控制以下各項中的至少一項:刀具速度、刀具進(jìn)給率和刀具加速度。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，在該CNC集成CAM控制器中的至少一個機(jī)器參數(shù)對應(yīng)于該CAM集成CNC控制器的至少一個機(jī)器參數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該CAM集成CNC控制器被進(jìn)一步配置成用于: 通過該CAM顯示以下各項中的至少一項:一項針對至少一個切削刀具的實時限制；以及針對該實時限制的至少一項可替代的刀具路徑策略。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，該實時限制是一項對切削速度的限制。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，該實時限制由一個運動學(xué)參數(shù)確定模塊設(shè)置，該模塊被配置成用于設(shè)置以下各項中的至少一項:每個伺服軸的最大速度和每個伺服軸的最大加速度。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，針對這些伺服控制器中的至少一個伺服控制器的所述用戶修改的該至少一個命令的輸出包括以下各項中的至少一項:進(jìn)給暫停命令功能、循環(huán)啟動命令功能和覆寫命令功能。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該CAM集成CNC控制器通過以下各項中的至少一項來接收來自該CNC集成CAM控制器的該至少一個CAM文件的輸出:LAN連接和存儲器設(shè)備。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該至少一個CAM文件包括一個存儲的CAM設(shè)計。
11.一種修改計算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)器的方法，包括: 集成一個CNC控制器，該控制器被配置成用于用一個計算機(jī)輔助制造(CAM)系統(tǒng)確定速度、加速度和伺服電機(jī)電流，其中，該CNC集成CAM系統(tǒng)被配置成用于接收一個計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)文件并且輸出至少一個CAM文件； 集成一個CAM系統(tǒng)，該系統(tǒng)其被配置成用于用一個CNC控制器編輯一個CAM文件，其中，該CAM集成CNC控制器被配置成用于接收該至少一個CAM文件并且針對一個或多個伺服控制器的一個集合中的至少一個伺服控制器輸出至少一個命令；以及 通過該CAM集成CNC控制器的一個用戶接口修改以下各項中的至少一項:所接收的CAM文件和所輸出的針對該至少一個伺服控制器的至少一個命令。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括: 確定一個或多個伺服控制器的一個或多個參數(shù)，其中，將所確定的該一個或多個現(xiàn)有伺服控制器的一個或多個參數(shù)輸入到該CNC集成CAM系統(tǒng)和該CAM集成CNC控制器內(nèi)。
13.—種方法,包括: 輸入來自一個計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)文件的一個幾何形狀； 通過一個計算機(jī)數(shù)控(CNC)集成計算機(jī)輔助制造(CAM)系統(tǒng)定義一個沿著一條路徑移動的刀具； 通過該CNC集成CAM系統(tǒng)創(chuàng)建一個或多個特征和一項或多項相關(guān)聯(lián)操作的一個集合； 通過該CNC集成CAM系統(tǒng)執(zhí)行一項或多項模擬，其中，該一項或多項模擬是使用一個集成虛擬機(jī)模擬器執(zhí)行的，該虛擬機(jī)模擬器利用一個運動學(xué)參數(shù)確定模塊和一個插值與分配模塊；以及 基于這些輸入、定義、創(chuàng)建和執(zhí)行步驟的一次迭代循環(huán)通過該CNC集成CAM系統(tǒng)確定一個CAM文件。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該運動學(xué)參數(shù)確定模塊保護(hù)一個或多個伺服放大器的一個集合以保證不超過物理限制。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該插補(bǔ)與分配模塊保證，通過將準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)表示形式用作該CAM集成CNC控制器，就不會出現(xiàn)精度損失。
【文檔編號】G05B19/4097GK104350437SQ201380028243
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】弗蘭克·德舍佩爾 申請人:德普技術(shù)公司